Geologie: Wie Erde und Mars entstanden

Die seltsame Zusammensetzung von Gesteinsplaneten kommt von heftigen Kollisionen in ihrer ganz frühen Geschichte.

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Symbolbild. – (c) imago/UIG

Gesteinsplaneten wie die Erde und der Mars stellen lange schon ein Rätsel: Ihre Gesteine sind anders als die der Chondrite, das sind Meteoriten, die seit Beginn des Sonnensystems unverändert herumrasen und selbst chemisch so komponiert sind wie die Sonne. Alle entstanden vor 4,5 Milliarden Jahren aus dem gleichen kosmischen Staub, aber die Erde und der Mars schlugen Sonderwege ein, sowohl bei den chemischen Elementen wie bei deren Isotopen: Von beiden haben sie in der Kruste weniger von den „volativen“ Elemente, den leichter flüchtigen, das allerdings ist relativ, dazu zählen auch Blei, Silber und Indium. Und von denen haben sie eben auch eine geringere Zahl an leichten Isotopen.

Liegt das daran, dass Schwereres bei Gesteinsplaneten in den Kern gewandert ist? Oder ist das Leichtere ins All entwichen? Für Letzteres sprechen gleich zwei Analysen: Remco Hin (Bristol) hat die Gehalten von Magnesium auf der Erde, dem Mars bzw. Meteoriten von ihm und Chondriten verglichen, von dem weiß man, dass es weder in Planetenkerne gewandert ist noch einfach in der Atmosphäre verloren ging. Und doch wurde es auf der Erde und dem Mars fraktioniert: Vom leichteren Isotop 24Mg ging mehr verloren als von den schweren 25Mg, das hat Hin in analytischer Feinstarbeit gezeigt (Nature 459, S 462).

Und für das gibt es nur eine Erklärung: Im Zuge ihrer Entstehung müssen Gesteinsplaneten immer wieder durch schwere Kollisionen aufgeschmolzen sein, dabei verdunstete das Leichtere und entwich. Diese Kollisionen kamen früh: Was zusammenprallte, waren noch nicht Planeten, sondern ihre Vorgänger, Planetisimale, die lagerten auch immer wieder Material aneinander ab - dadurch entstanden die Planeten –, das macht die Analyse so schwer.

 

Sehr frühe Spuren von Leben

Bestätigt werden ihre Befunde von einem auch in Nature publizierten Experiment, das Ashley Norris (Oxford) ausgeführt hat: Sie haben im Labor Basalt unter Bedingungen der frühen Erde aufgeschmolzen, dabei zeigte sich das Entweichen der leichter flüchtigen Bestandteile. Der ganze Prozess der Planetenbildung aus Planetisimale dauerte 30 bis 100 Millionen Jahre, dann gingen auch Erde und Mars vermutlich getrennte Wege: Ob es auf Letzterem je Leben gab, ist zweifelhaft, auf Ersterer hat Takayuki Tashiro (Tokio) gerade sehr frühe indirekte Spuren gefunden, die von biogenem Graphit in 3,95 Milliarden Jahre altem Gestein aus Labrador, Kanada (auch Nature 27. 9.).

("Die Presse", Print-Ausgabe, 28.09.2017)

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