Man nimmt an, dass terrestrische Planeten wie Merkur, Venus, Erde und Mars im jungen Sonnensystem aus Planetesimalen entstanden – das sind kleine, junge Planeten. Diese jungen Planeten wuchsen im Laufe der Zeit durch Kollisionen und Verschmelzungen bis zur heutigen Größe an.
Das Material, das durch diese gewaltigen Kollisionen freigesetzt wurde, entwich und kreiste um die Sonne, wobei es die wachsenden Planeten bombardierte und die Zusammensetzung des Asteroidengürtels veränderte. Aber der Asteroidengürtel scheint keine Aufzeichnung dieser Einschlagtrümmer zu enthalten. Das ist ein Rätsel, das Astronomen und Astrophysikern seit Jahrzehnten Kopfzerbrechen bereitet.
Zwei Wissenschaftler der School of Earth and Space Exploration der Arizona State University, der Stipendiat und Postdoktorand Travis Gabriel und der Doktorand Harrison Allen-Sutter, waren neugierig und untersuchten diese Diskrepanz mit modernen Computersimulationen der Kollisionen. Sie erhielten überraschende Resultate.
„Die meisten Forscher konzentrieren sich auf die direkten Folgen der Einschläge, aber die Natur der Trümmer war weniger gut untersucht“, sagte Allen-Sutter.
Statt der Erschaffung von Gesteinstrümmern zeigten die Simulationen, dass große Kollisionen zwischen Planeten das Gestein zu Gas verdampfen. Im Gegensatz zu festen und geschmolzenen Trümmern entweicht dieses Gas leichter aus dem Sonnensystem und hinterlässt nur wenig Spuren dieser planetaren Kollisionsereignisse.
Die Studie wurde in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht und liefert eine mögliche Lösung für dieses Jahrzehnte alte Paradoxon, das als „Problem des fehlenden Mantels“ oder als die „Große Dunit-Knappheit“ (Great Dunite Shortage) bezeichnet wird.
„Man weiß seit langer Zeit, dass zur Entstehung von Merkur, Venus, Erde, Mond und vielleicht Mars zahlreiche große Kollisionen notwendig waren“, sagte Gabriel, der leitende Wissenschaftler dieses Projekts. „Aber die gewaltige Menge der Einschlagtrümmer, die man von diesem Prozess erwartet, wird im Asteroidengürtel nicht beobachtet, also war das schon immer eine paradoxe Situation.“
Die Ergebnisse könnten uns auch helfen, die Entstehung des Mondes besser zu verstehen, der nach gängiger Meinung durch die Folgen einer Kollision entstand, wobei Trümmer in das Sonnensystem katapultiert wurden.
„Nach der Entstehung aus Trümmern, die gravitativ an die Erde gebunden waren, wäre der Mond ebenso von dem fortgeschleuderten Material bombardiert worden, das die Sonne in den ersten hundert Millionen Jahren nach der Entstehung des Mondes umkreiste“, sagte Gabriel. „Wenn diese Trümmer fest waren, hätten sie die frühe Entstehung des Mondes beeinträchtigen oder stark beeinflussen können, insbesondere wenn die Kollision gewaltig war. Wenn das Material in der Form von Gas vorlag, haben die Trümmer den jungen Mond möglicherweise jedoch gar nicht beeinflusst.“
Gabriel und Allen-Sutter hoffen diese Forschungsrichtung fortzusetzen, um nicht nur mehr über unsere eigenen Planeten zu erfahren, sondern auch über eine große Planetenpopulation, die jenseits unseres Sonnensystems beobachtet wird.
„Es gibt zunehmend Belege dafür, dass bestimmte Teleskopbeobachtungen riesige Einschlagtrümmer um andere Sterne direkt abgebildet haben“, sagte Gabriel. „Weil wir nicht in der Zeit zurückgehen können, um die Kollisionen in unserem Sonnensystem zu beobachten, sind diese astrophysikalischen Beobachtungen von anderen Welten ein natürliches Labor für uns, um unsere Theorie zu prüfen und anzupassen.“
(THK)
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