Wissenschaftler haben eine umstrittene Theorie darüber, wie und wie schnell sich die Erde gebildet hat

In Eine neue Studie wurde veröffentlicht In „Nature“ berichten Forscher diese Woche, dass die Erde in nur 3 Millionen Jahren entstanden ist. Dies ist deutlich schneller als frühere Schätzungen, die die Zeitspanne auf bis zu 100 Millionen Jahre geschätzt haben.

Für Normalsterbliche mögen Millionen von Jahren nicht schnell erscheinen, aber im astronomischen Maßstab sind sie unglaublich schnell. In den 4,6 Milliarden Jahren der Existenz unseres Sonnensystems sind 3 Millionen Jahre ein Wimpernschlag. Das entspricht weniger als einer Minute an einem 24-Stunden-Tag. (Wenn sich die Erde im Laufe von mehreren zehn Millionen Jahren gebildet hätte, entspräche das 5 bis 15 Minuten pro Tag.)

„Planeten können in nur wenigen Millionen Jahren von ihren Anfängen auf die Größe von Erde und Mars heranwachsen, was im Vergleich zu den Hunderten von Millionen Jahren, die bisher angenommen wurden, wirklich sehr, sehr schnell ist“, sagte Isaac Onit, Hauptautor der Studie. und Ph.D. Kandidat an der Universität Kopenhagen. „Wir können auch davon ausgehen, dass, wenn andere Planeten … durch denselben Mechanismus entstehen würden, die für Leben erforderlichen Bestandteile wie Wasser auf anderen Planeten und anderen Systemen vorhanden sein müssten, sodass die Wahrscheinlichkeit höher ist, dass Wasserwelten anderswo existieren.“ in der Galaxie.

Die Autoren behaupten, dass diese schnelle Bildung durch eine Theorie namens Gallensteinbildung erfolgte. Laut Co-Autor und Kosmochemiker Martin Pizarro besteht die allgemeine Idee darin, dass Planeten in einer Scheibe aus Staub und Gas entstehen. Wenn es eine bestimmte Größe erreicht, zieht es diese Kieselsteine ​​schnell an wie ein Staubsauger. Es wird angenommen, dass einige dieser Kieselsteine ​​vereist sind und die Wasserversorgung der Erde ermöglichen könnten Kieselschnee. Dies hätte zu einer frühen Version unseres Planeten geführt, bekannt als Proto-Erde, etwa halb so groß wie unser heutiger Planet. (Unser heutiges Bild der Erde entstand wahrscheinlich nach einem größeren Einschlag etwa 100 Millionen Jahre später, der auch zur Entstehung unseres Mondes führte.)

Allerdings ist diese Kiesakkretionstheorie der Erdentstehung umstritten.

Wissenschaftler sind sich einig, dass diese Theorie die Entstehung von Gasriesen in unserem Sonnensystem wie Jupiter und Saturn erklärt – die Ansammlung von Kies ist für einen Riesenplaneten die einzige Möglichkeit, schnell genug zu wachsen, bevor sich seine Planetenscheibe auflöst. Im Vergleich zu ihren terrestrischen Gegenstücken sind sie jedoch umstritten. Andere Er wies auf die Probleme hin Woher kamen die Kieselsteine ​​rund um den Planeten oder warum sind die Planeten nicht größer?

Die am weitesten verbreitete Theorie, sagt Onit, ist, dass terrestrische Planeten wie die Erde durch eine Reihe von Kollisionen von Asteroiden entstanden sind, die immer größer wurden. Dieser Prozess bedeutet, dass die Entstehung der Erde etwa 100 Millionen Jahre oder länger dauerte. Bei diesem Mechanismus könnte das Vorhandensein von Wasser auf der Erde ein Glücksfall gewesen sein, vielleicht wurde es von einem Asteroiden oder Kometen transportiert.

Co-Autor Martin Schiller sagte, er und seine Kollegen wollten, dass andere über die Entstehung terrestrischer Planeten nachdenken. „Ja, natürlich gibt es Kieselsteine ​​überall. Natürlich wachsen auch terrestrische Planeten durch die Ansammlung von Kieselsteinen“, sagte Schiller, Kosmochemiker an der Universität Kopenhagen.

Pizarro fügte hinzu, dass diese Studie den „stärksten Beweis“ dafür liefert, dass terrestrische Planeten durch die Ansammlung von Kies entstanden sind.

Das Team bestimmte die Zeitskala der Erdentstehung, indem es Siliziumisotope von mehr als 60 Meteoriten und erdnahen Planetenkörpern untersuchte, die die Trümmer darstellen, die nach der Entstehung des Planeten zurückblieben. Silizium ist ein Hauptbestandteil von Gesteinen und ein lebenswichtiger Baustein für den Planeten, ähnlich wie Kohlenstoff für das Leben. Da sie im Universum so häufig vorkommen, können sie leicht und häufig hergestellt werden und können als guter Tracker für Planetenformationen dienen.

Durch die Analyse der Siliziumzusammensetzung in Proben unterschiedlichen Alters könnten sie laut Onyett eine Zeitleiste darüber erstellen, was in der Staubscheibe vor der Entstehung der Erde vor sich ging. Sie fanden heraus, dass sich die Zusammensetzung der Asteroiden mit zunehmendem Alter der Proben veränderte und es zur Bildung von kosmischem Staub kam, der von der Erde angesammelt wurde.

„Dies ist ein sehr starker Beweis dafür, dass dieser Staub auch mitgerissen wurde, als er nach innen in Richtung Sonne driftete“, sagte Onyet. „Es wäre von der Erde weggeschwemmt worden, weil es sich immer mehr ansammelte.“

Berger Schmitz, ein Astronom an der Universität Lund, der nicht an der Forschung beteiligt war, sagte, die Ergebnisse seien „sehr überzeugend“ und könnten die Art und Weise verändern, wie wir über die Entstehung unseres Planeten denken.

„Wenn diese Erklärungen zutreffen (was ich glaube), stellt dies einen großen Paradigmenwechsel in unserem Verständnis der Erdentstehung dar“, schrieb Schmitz, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter am Chicago Field Museum, in einer E-Mail. Paradigmenwechsel sind immer große Überraschungen. Wie falsch haben wir doch so lange gelegen!

Noch wichtiger sei, sagte er, die Ergebnisse zeigten, dass unser wasserführender Planet nichts Besonderes sei. „Es ist nur ein ganz gewöhnlicher Planet in unserer Galaxie. Dies ist wichtig für unsere Versuche zu verstehen, wie häufig höhere Lebensformen im Universum vorkommen.“

Die neue Forschung lieferte eine faszinierende Analyse der Isotopenzusammensetzung von Silizium in vielen Planetenmaterialien, sagte der Radioisotopen-Kosmologe François Tissot, der nicht an der Studie beteiligt war. Er ist sich jedoch nicht sicher, ob die Bildung von Ablagerungen die einfachste Erklärung für die Trends in den Siliziumdaten ist. Er sagte, dass zusätzliche Analysen erforderlich seien, um festzustellen, wie die neuen Si-Isotopendaten zu anderen Modellen passten oder nicht.

Allerdings „sind dies aufregende Ergebnisse, die unser Verständnis der Erdentstehung erheblich einschränken werden“, sagte Tissot vom California Institute of Technology. „Es ist eine aufregende Zeit für die Community und ein unbestreitbarer Schritt nach vorne.“