Jahrzehntelang glaubten Wissenschaftler, die Gesteinsplaneten unseres Sonnensystems seien aus einer einzigen, wirbelnden Scheibe aus Staub und Trümmern zusammengewachsen, die die junge Sonne umgibt. Neue Simulationen stellen diese seit langem vertretene Ansicht in Frage und legen nahe, dass die Erde und ihre planetaren Nachbarn aus zwei unterschiedlichen Materialringen entstanden sein könnten.
Das Problem mit dem Single-Disc-Modell
Bestehende Modelle haben Schwierigkeiten, mehrere Schlüsselmerkmale unseres Sonnensystems zu erklären. Ein großes Problem ist die Zusammensetzung der Erde: Der Planet scheint aus zwei verschiedenen Gesteinsarten zu bestehen, was unwahrscheinlich wäre, wenn sein gesamtes Material aus einer einzigen Quelle käme.
Erschwerend kommt hinzu, dass Einzelscheibensimulationen durchweg Planeten mit falschen Größen und Umlaufbahnanordnungen vorhersagen. Merkur und Mars neigen dazu, zu massereich zu sein, Venus und Erde sind zu eng beieinander und Erde und Mars weisen eine unerwartet ähnliche chemische Zusammensetzung auf. Diese Diskrepanzen geben Planetenforschern seit langem Rätsel auf.
Ein verzweifeltes Spiel, das funktionierte
Bill Bottke vom Southwest Research Institute und sein Team verbrachten Monate damit, Einscheibenmodelle zu verfeinern, aber die Probleme blieben bestehen. In einem letzten Versuch fügten sie ein zweites Materialreservoir in ihre Simulationen ein.
„Wir saßen sechs Monate am Computer, nichts funktionierte, also machten wir ein Verzweiflungsspiel. Wir sagten, warum versuchen wir es nicht mit einem zweiten Reservoir?“
Die Ergebnisse waren frappierend. Das neue Modell reproduzierte genau die Größen, Entfernungen und Zusammensetzungen der terrestrischen Planeten – Erde, Mars, Venus und Merkur.
Zwei CDs, zwei Ursprünge
Die erfolgreichste Simulation umfasste zwei unterschiedliche Scheiben: eine in etwa der halben Entfernung Erde-Sonne und eine weitere in 1,7-facher Entfernung. Nach diesem Modell entstand die Erde hauptsächlich aus der inneren Scheibe, mit einem kleinen Beitrag von der äußeren. Der Mars hingegen entstand größtenteils aus der äußeren Scheibe, was die Unterschiede in der Zusammensetzung der beiden Planeten erklärt.
Jan Hellmann vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung stellt fest, dass dieses Modell mit der beobachteten Zusammensetzung der Planeten übereinstimmt: „Wir glauben, dass die Erde überwiegend aus Material [des inneren Sonnensystems] entstand und nur der letzte Teil aus dem äußeren Sonnensystem stammte.“
Verbleibende Fragen und zukünftige Forschung
Das Dual-Disc-Modell ist zwar vielversprechend, erfordert jedoch sehr spezifische Anfangsbedingungen, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Geringe Veränderungen der Scheibenform können die Planetenentstehung drastisch verändern, was die Frage aufwirft, warum diese Bedingungen überhaupt existieren.
Forscher verfeinern das Modell nun mit umfangreichen Supercomputersimulationen, um seine Auswirkungen auf andere Geheimnisse des Sonnensystems zu untersuchen, etwa die Zusammensetzung von Asteroiden und das Vorhandensein ungewöhnlicher Gesteine auf dem Mond. Wenn diese neue Erklärung bestätigt wird, könnte sie langjährige Rätsel über die Entstehung unserer Planetennachbarschaft lösen.
Diese Entdeckung legt nahe, dass das frühe Sonnensystem möglicherweise weitaus dynamischer und komplexer war als bisher angenommen, mit weitreichenden Konsequenzen für unser Verständnis der Ursprünge von Gesteinsplaneten im gesamten Universum.
