Isotopentrennung im Sonnensystem
Erde weist höheren Staubanteil von roten Riesen auf als Chondriten.
Alle Objekte in unserem Sonnensystem bestehen aus Material früherer Sternengenerationen.
Wissenschaftler haben nun mittels hochpräziser Isotopen-Messungen herausgefunden, dass die Erde mehr Material von roten Riesensternen enthält als die primitiven Meteoriten (Chondrite) aus dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Diese Meteoriten sind seit ihrer Entstehung zu Beginn des Sonnensystems vor mehr als viereinhalb Milliarden Jahren bis heute unverändert geblieben und gelten als die Urbausteine der Erde. Die Analyse ihres Gesteins ermöglicht daher Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Erdinneren und die geologische Entwicklung der Erde. Wie die neuen Ergebnisse zeigen, sind chondritische Meteorite nicht – wie bisher angenommen – repräsentativ für die isotopische Zusammensetzung der Erde.
Die Studie zeigt, dass die Staub- und Gasscheibe, aus der die Planeten und Meteoriten-Mutterkörper entstanden, nicht überall die gleiche Zusammensetzung hatte.
Die Beobachtungen werden helfen, besser zu verstehen, wie Materie im frühen Sonnensystem transportiert und vermischt wurde, und erlauben Rückschlüsse auf die Entstehungsgeschichte planetarer Körper und die Verwandtschaftsbeziehungen zwischen ihnen.
Die Arbeit hat weitreichende Folgen für unser Verständnis der Entstehung, Zusammensetzung und geologischen Entwicklung der Erde.
Dies zeigt sich vor allem bei der Interpretation eines kleinen Unterschieds in der isotopischen Zusammensetzung des Elements Neodym in Gesteinen der Erde und in chondritischen Meteoriten. Basierend auf der Grundannahme, dass die isotopische Zusammensetzung der Erde und Chondriten identisch ist, wird der Unterschied nach geltender Lehrmeinung durch den radioaktiven Zerfall von Samarium-146 zu Neodym-142 erklärt. Samarium und Neodym müssten sich somit zu einem sehr frühen Zeitpunkt in der Entwicklungsgeschichte der Erde – noch vor Entstehung des Mondes – durch Aufschmelzen des Erdmantels ungleich verteilt haben.
Der mit Neodym angereicherte Teil, eine Art frühe Erdkruste, ist dann entweder seit seiner Entstehung in der Erde „versteckt” oder wurde durch Meteoriteneinschläge ins Weltall geschleudert. Die neue Studie zeigt nun, dass der isotopische Unterschied nicht auf radioaktiven Zerfall und frühe Schmelzprozesse im Erdmantel zurückzuführen ist, sondern nur auf den unterschiedlichen Anteil von Material roter Riesensterne bei Erde und chondritischen Meteoriten.
Damit werfen wir die in den letzten zehn Jahren aufgekommenen Erdentstehungs- und Entwicklungsmodelle mitsamt ihren 'versteckten' Reservoiren über den Haufen.