Die Embryonen der Erde und des Mars waren so heiß, dass ihre "Atmosphäre", die aus Silizium- und Metalldämpfen bestand, ständig in den Weltraum entkam und zukünftigen Planeten etwa 40% ihrer Masse entzogen hat, sagen Wissenschaftler in Artikeln, die in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurden.
„In der Vergangenheit wussten wir sicherlich, dass der Prozess der Planetenbildung besonders turbulent war und dass die Erde und andere Planeten im Vergleich zu Asteroiden eine einzigartige chemische und isotopische Zusammensetzung haben, aber wir haben nicht erkannt, dass diese Dinge miteinander zusammenhängen. Es stellte sich heraus, dass die Kollisionen von Planetenembryonen und ihre Verdunstung in den Weltraum die Zusammensetzung von Erde und Mars stark beeinflussten “, erklärt Remco Hin von der University of Bristol (UK).
Heute haben Wissenschaftler fast keinen Zweifel daran, dass die Planeten ihre Geburt in einer flachen Gasstaubscheibe beginnen, die mit feinen Staubpartikeln und dichten Gaswolken gefüllt ist, und ihre Bildung endet in einer Reihe von Kollisionen von Planetisimalen - den "Embryonen" von Planeten von der Größe von West oder Ceres sowie große Kometen und Asteroiden.
Andererseits wissen wir noch nichts darüber, wie diese Embryonen von Planeten aussahen und wie genau die Kollisionen zwischen ihnen stattfanden. Einige Wissenschaftler glauben, dass Planetisimale wie riesige heiße Kugeln aus geschmolzenem Magma aussahen, während andere glauben, dass sie eher wie riesige Kugeln aus halbflüssigem Schlamm waren.
Diese Meinungsverschiedenheiten sind, wie Hin bemerkt, größtenteils auf die Tatsache zurückzuführen, dass sich selbst die ältesten und "reinsten" Gesteine von Mars, Erde und Mond in ihrer chemischen und isotopischen Zusammensetzung radikal von der primären Materie des Sonnensystems unterscheiden, deren Fragmente in ihrer Form periodisch auf die Erde fallen Chondrit-Asteroiden. Bisher können Wissenschaftler diese Diskrepanzen nicht erklären, was die Offenlegung der Entstehungsgeschichte der Erde und der Planeten außerhalb des Sonnensystems verhindert.
Hin und seine Kollegen sowie eine weitere Gruppe von Wissenschaftlern aus Oxford kamen der Beantwortung dieser Frage nahe, indem sie den ersten detaillierten Computersimulator des frühen Sonnensystems erstellten, der alle möglichen physikalischen Prozesse berücksichtigte, die die Bildung und Kollision von Planetisimalen beeinflussten.
Diese Berechnungen ergaben einen interessanten Effekt, über den Wissenschaftler bisher nicht nachgedacht hatten. Es stellte sich heraus, dass relativ kleine Planetenembryonen, die kleiner als der Mars sind, eine äußerst instabile "Atmosphäre" aufweisen, die aus dampfförmigem Silizium, Natrium und anderen Metallen und anderen chemischen Elementen besteht.
Diese Atmosphäre wird ständig durch die Stürze anderer Himmelskörper auf ähnliche "Embryonen" erwärmt und entweicht gleichzeitig ständig in den Weltraum, da die Anziehungskraft der Planetisimalen zu schwach ist, um solch heiße "Luft" an ihrer Oberfläche zu halten.
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Hier kommen die Gesetze der Physik ins Spiel und postulieren, dass je geringer die Masse dieses oder jenes Elements oder seines Isotops ist, desto leichter kann es aus der Atmosphäre des Planeten "entkommen". Dank dessen verdampften Magnesium, Silizium und viele andere relativ leichte Substanzen am schnellsten aus der Atmosphäre der zukünftigen Erde und des Mars.
Wissenschaftler schätzen, dass beide Planeten etwa 40% ihrer Masse und die meisten flüchtigen und leichten Isotope von Magnesium und anderen Metallen verloren haben könnten, die in Bezug auf Asteroiden und Kometen in großen Mengen vorhanden sind. In ähnlicher Weise, so glauben Wissenschaftler, könnten sich andere Planeten außerhalb des Sonnensystems bilden, und Beobachtungen von ihnen werden helfen, zu testen, ob dies tatsächlich der Fall ist, und die Hypothese britischer Geologen zu bestätigen oder zu widerlegen.
