Astronomen haben im Weltraum eine «Planetenfabrik» entdeckt, die den Ursprung der bizarren Meteoriten, die über die Erde verstreut sind, erklären könnte.
Jenseits der Jupiterbahn befindet sich eine ringförmige Region aus Gas und Staub, die möglicherweise als Geburtsort sogenannter Planetesimale diente – massive, kilometerlange Gesteinsmassen, aus denen Planeten entstehen konnten –, als das Sonnensystem noch in den Kinderschuhen steckte.
Doch das ist noch nicht alles. In Computersimulationen, die in einer neuen Studie beschrieben werden, die in veröffentlicht wurde Die astrophysikalischen Zeitschriften , Das Team stellte fest, dass sich in dieser Region auch Planetesimale unterschiedlicher Zusammensetzung bilden, was sie möglicherweise zu einer der einflussreichsten planetenbildenden Regionen im Asteroidengürtel unseres Sterns macht.
«Offenbar haben sich in derselben Region der frühen Staub- und Gasscheibe unterschiedliche Arten von Planetesimalen gebildet, jedoch zu verschiedenen Zeiten. Die Region direkt jenseits der Jupiterbahn bot dafür hervorragende Bedingungen», erklärte die Koautorin der Studie, Joanna Drażkowska, Astrophysikerin am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, in einer Stellungnahme.
Ein Rätsel umgibt eine Klasse von Planetesimalen, die sogenannten kohlenstoffhaltigen Chondriten, die sich etwa zwei bis vier Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems bildeten. Obwohl die meisten Planetesimale vermutlich im Zuge der Reifung des Sonnensystems ausgestoßen wurden, finden sich ihre Spuren noch heute in den Meteoritenfragmenten, die regelmäßig auf unsere Erde einschlagen. Besonders interessant sind die selteneren und ungewöhnlich kohlenstoffreichen Chondriten, die bereits erwähnt wurden. Sie bestehen aus einzelnen Staubkörnern, deren Zusammensetzung sich jedoch im Laufe der Zeit dramatisch verändert: Eine Generation besteht aus deutlich lockeren Körnern, während andere aus festeren Körnern zusammengesetzt sind. Welche Region in so kurzer Zeit eine solche Vielfalt an Planetesimalen hervorbringen konnte, blieb bisher unbekannt.
Forscher haben eine einfache Erklärung für die sogenannte «Staubfalle» jenseits des Jupiters gefunden. Als die Sonne jung war, war sie von einer riesigen Materiescheibe umgeben, in der sich später die Planeten bildeten. Als Jupiter mit seiner enormen Masse der Sonne näherkam, verschlang er einen Großteil des planetenbildenden Materials seiner Umlaufbahn und schuf so eine Lücke in der protoplanetaren Scheibe. Dadurch entstand jenseits dieser Lücke ein Ring aus Gas mit höherem Druck, der Staubpartikel einfing. Diese verklumpten zu kleinen Gebilden, aus denen schließlich Planetesimale entstehen konnten.
Durch die Modellierung mikroskopischer Partikelkollisionen und großräumiger Bewegungen in der protoplanetaren Scheibe konnten die Forscher zeigen, dass manche Partikel in bestimmten Regionen, beispielsweise in der Nähe des Jupiters, eingefangen werden. Sie betonten die Rolle des Planeten und fanden heraus, dass er für größere, stabilere Partikel eine Barriere darstellt als für kleinere. Dies alles geschah, als die sich bereits bildenden Planetesimale einen Teil des frei schwebenden Materials aufnahmen. Im Laufe der Zeit trugen diese beiden gegenläufigen Prozesse zur Entstehung zweier unterschiedlicher Planetesimal-Generationen bei. Während der ersten 500.000 Jahre nahm die Anzahl der losen Partikel ab, um dann in der darauffolgenden Million Jahre wieder zuzunehmen.
Sollten sich diese Ergebnisse bestätigen, könnten sie weitreichendere Auswirkungen auf unser Verständnis der Entwicklung des Sonnensystems haben.
«Es gibt starke Indizien dafür, dass Staubfallen der bevorzugte Geburtsort von Planetesimalen in unserem Sonnensystem waren», sagte Drazkowska.
«Zum ersten Mal ist es uns gelungen, die Ergebnisse von Laborstudien an Meteoriten mithilfe von Computersimulationen des frühen Sonnensystems präzise zu reproduzieren», fügte Koautor Thorsten Kleine, Kosmochemiker am Max-Planck-Institut, hinzu. «Meteoriten dienen sozusagen als Referenzpunkt für Theorien zur Planetenentstehung.».
Noch etwas zum Thema Weltraum: Ein Wissenschaftler vermutet, dass die Raumsonde 3I/ATLAS, die durch das Sonnensystem raste, die Grundlage für das Leben gelegt haben könnte.