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Verstärkung aus der Merkurregion

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 23.04.2015 13:34

Unsere Erde hat sich bei ihrer Entstehung wohl nicht exakt an den Spielplan gehalten, den Astronomen und Planetologen lange Zeit für unser Sonnensystem vorsahen. Außer Brocken aus dem Reservoir der drei "erdähnlichen" Planeten hat sie offenbar auch Körper aus anderen Zonen der ursprünglichen Staubscheibe eingesammelt. Ein entsprechendes Modell haben zwei Geowissenschaftler aus Großbritannien in "Nature" vorgestellt.

Falschfarbenbild des Merkur. (Bild: NASA/JPL)Auf den ersten Blick scheinen die beiden geologischen Rätsel nichts miteinander zu tun zu haben. Warum weisen erstens irdische Gesteine - im Vergleich zu den Meteoriten, die das Baumaterial für die Erde geliefert haben soll - einen unerwartet hohen Gehalt an dem Selten-Erd-Element Neodym-142 auf? Und welche Energiequelle treibt seit Jahrmilliarden im Erdkern den Dynamo an, der für das Magnetfeld sorgt? Für beide Fragen könnte es eine gemeinsame Antwort geben: "Die Erde muss sehr früh einen Körper integriert haben, der von seiner chemischen Zusammensetzung und seiner Masse her dem Merkur entspricht“, erklärt Anke Wohlers, Geowissenschaftlerin an der Universität Oxford.

Vor mehr als viereinhalb Milliarden Jahren sind in der Staubscheibe um die junge Sonne die Steinplaneten gewachsen, indem immer größere Brocken ineinander rasten und miteinander verschmolzen. Falls die frühe Erde so beschaffen war, wie die Chondrite, aus denen sie aufgebaut worden ist, können sich die Geochemiker weder die Neodym-Anomalie, noch die Energieversorgung des Erddynamos erklären, denn das funktioniert nur über den radioaktiven Zerfall von Uran . Aber weder Neodym-142, noch Uran verbinden sich gerne mit den Metallsulfiden, die den Erdkern aufbauen sollten.

Konzeptillustration für die frühe Erde, die von mehreren großen Asteroiden getroffen wurde. (Bild: Nature/Simone Marchi)Anke Wohlers hat nun zusammen mit dem Mineralogen Bernard Wood ein Modell entwickelt, das diese geochemische Anomalien erklären könnte. Sie schlagen vor, dass während zu einer Zeit, als die Erde noch nichts anderes war ein durch die Wucht der Einschläge geschmolzener „Jungplanet“, ein schwefelreicher Körper in sie gerast ist - eben ein Körper von Art des Merkurs. Der hätte - geochemisch gesehen - alles auf den Kopf gestellt. "Unser Modell beruht ganz entscheidend auf diesem reduzierten Himmelskörper", sagt Anke Wohlers, denn das Material von außen versetzte die frühe Erde in einen chemisch reduzierten Zustand.

Unter diesen Bedingungen könnten in der glutflüssigen Erde die Vorgänge ablaufen, die die heutigen Bedingungen erklären. Dann bindet sich Neodym und Uran an die Eisensulfide, die aufgrund der Schwerkraft ins Planeteninnere wandern und dort den Erdkern bilden. "Unter den heutigen oxidierenden Bedingungen lösen sie sich dagegen kaum in der Eisensulfidschmelze", so Wohlers, "sondern bleiben im silikatreichen Mantel." Als im Lauf der Erdentwicklung weitere Einschläge aus sonnenferneren Regionen des Sonnensystems den Umschwung zur sauerstoffreichen, silikatischen Erde brachten, waren Neodym und Uran bereits im Erdkern gebunden, im Erdmantel blieb nur noch ein kleiner Rest.

„Im frühen Sonnensystem muss die Gravitation der Sonne und der größeren Planeten die Asteroiden durcheinandergewirbelt haben", sagt Anke Wohlers. Aus der Merkurregion könnten viele kleine Asteroiden in Erdnähe gelangt sein, es könnte aber auch ein einzelner großer wie etwa Theia gewesen sein. Theia wird der Himmelskörper genannt, der vor viereinhalb Milliarden Jahren in die Erde gerast sein soll und dabei den Mond entstehen ließ. Wichtig ist nur, dass eine beträchtliche Menge an schwefelreichem, reduzierten Planetenmaterial zur Erde hinzukam.