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Die Entstehung des Sonnensystems liegt zwar schon lange zurück, aber es war kein außergewöhnlich langer Prozess, wie Forscher der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster in Zusammenarbeit mit internationalen Kollegen herausfanden. Nach den Erkenntnissen der Wissenschaftler dauerte der Entstehungsprozess weniger als 200.000 Jahre. Die Studie ist in dem Fachmagazin "Science" erschienen.
Das Material, aus dem die Sonne und der Rest des Sonnensystems bestehen, stammt aus dem Kollaps einer großen Gas- und Staubwolke vor gut 4,5 Milliarden Jahren. Astronomische Beobachtungen junger Sternobjekte legen nahe, dass es rund ein bis zwei Millionen Jahre dauert, bis eine Wolke zu einem Stern kollabiert und sich dadurch ein Sternsystem bildet. Ein internationales Forscherteam unter der Federführung von Planetologen der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) hat nun Hinweise auf das Alter bei der Entstehung unseres eigenen Sonnensystems gefunden. Unser Sonnensystem ist über 4,5 Milliarden Jahre alt, aber es entstand in weniger als 200.000 Jahren, so die wissenschaftlichen Ergebnisse. Die Studie ist in der Fachzeitschrift „Science“ erschienen.
Hintergrund und Methode
Die ersten Festkörper, die sich im Sonnensystem bildeten – mikrometer- bis zentimetergroße Einschlüsse in Meteoriten, die als kalzium- und aluminiumreiche Einschlüsse (CAIs) bezeichnet werden – liefern eine direkte Aufzeichnung der Entstehung des Sonnensystems. Die meisten CAIs bildeten sich vor 4,567 Milliarden Jahren, über einen Zeitraum von etwa 40.000 bis 200.000 Jahren. „Da die beobachtete Zeitspanne der Bildung von Sternsystemen von rund ein bis zwei Millionen Jahren viel länger ist, als die Zeit, in der sich die CAIs bildeten, warf dies die Frage auf, welche astronomische Phase in der Entstehung des Sonnensystems durch die Bildung der CAIs erfasst wird. Und letztlich: Wie schnell das Sonnensystem entstanden ist“, sagt Kosmochemiker Dr. Gregory Brennecka vom Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien, der zuvor an der WWU in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Thorsten Kleine tätig war. Die Studie zeigt, dass die überwiegende Mehrheit des Materials, aus der sich die Sonne und das Sonnensystem bildeten, schnell akkumulierte, während sich gleichzeitig die ältesten datierten Festkörper bildeten – von denen angenommen wird – dass dieser Entstehungsprozess weniger als 200.000 Jahre dauerte.
Das Forscherteam ermittelte die Molybdän-Isotopen- und Spurenelement-Zusammensetzungen verschiedener CAIs, die sie aus sogenannten kohligen Chondriten entnommen haben. Bei diesen Chondriten handelt es sich um sehr primitive Meteoriten, die im äußeren Sonnensystem entstanden sind und noch Material aus der Geburtsstunde des Sonnensystems enthalten. „Wir haben festgestellt, dass die unterschiedlichen Molybdän-Isotopen-Zusammensetzungen der CAIs im Wesentlichen die gesamte Bandbreite des Materials der protoplanetaren Scheibe – die Scheibe aus Gas und Staub aus der die Planeten entstanden sind – abdecken. Mit anderen Worten: CAIs zeichnen möglicherweise die gesamte Geschichte des Kollaps von der Molekülwolke bis zur Entstehung der Sonne auf“, erklärt Thorsten Kleine vom Institut für Planetologie. Da die Wissenschaftler wissen, wann und wie lange es dauerte, bis sich die CAIs bildeten, bietet ihnen dies eine Möglichkeit, den Zeitraum für die Entstehung der Sonne zu datieren. Um die Schnelligkeit der Geburtsstunde des Sonnensystems zu veranschaulichen, kann sie mit einer Schwangerschaft verglichen werden: Anstelle von neun Monaten würde die Schwangerschaft nur noch ungefähr zwölf Stunden dauern. Die Entstehung der Sonne und des Sonnensystems war daher ein relativ schneller Prozess.
Forschungsbeteiligung
Neben Forschern der Universität Münster und des Lawrence Livermore National Laboratory trugen Wissenschaftler des California Institute of Technology, des Museums für Naturkunde in Berlin und der University of California, Santa Cruz, zu dieser Arbeit bei.
Prof. Dr. Thorsten Kleine
Institut für Planetologie
Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Tel: +49 251 83-33406
Mail: thorsten.kleine@uni-muenster.de
Gregory A. Brennecka, Christoph Burkhardt, Gerrit Budde, Thomas S. Kruijer, Francis Nimmo, Thorsten Kleine (2020). Astronomical context of Solar System formation from molybdenum isotopes in meteorite inclusions. Science. DOI: 0.1126/science.aaz8482
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Geowissenschaften, Physik / Astronomie
überregional
Forschungsergebnisse
Deutsch
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