Sonnensystem entschied sich von Anfang an für heiße Steine statt Eis – weil natürlich

In Nachrichten, die absolut niemanden überraschen werden, der jemals versucht hat, eine gemischte Tüte von irgendetwas zu sortieren, scheint das frühe Sonnensystem seine beiden verfügbaren Baumaterialien betrachtet und gesagt zu haben: „Ja, wir nehmen die heißen Steine, danke.“ Neue Forschung unter der Leitung der Yale University hat den ersten geochemischen Beweis dafür gefunden, dass Chondren – millimetergroße Gesteinsstücke, die bei hohen Temperaturen entstanden – bereits in den ersten eine Million Jahren des Sonnensystems bevorzugt in feste Körper eingebaut wurden. Die andere Option, Matrix, ein kalter, feinkörniger Staub, reich an Wassereis und organischem Material, blieb weitgehend im Regal liegen.

Bisher konnten Wissenschaftler diese Art der Sortierung nur in Objekten dokumentieren, die 2 bis 4 Millionen Jahre nach Beginn des Sonnensystems entstanden. Die Studie wurde am 18. September in Nature Astronomy veröffentlicht, vermutlich nach einer langwierigen Peer-Review, während der das Universum es ablehnte, sich zu äußern.

„Unsere Arbeit zeigt, dass dieser Zusammenbauprozess von Anfang an bemerkenswert selektiv war“, sagte Damanveer Grewal, Assistenzprofessor für Erd- und Planetenwissenschaften an der Fakultät für Künste und Wissenschaften der Yale University und Erstautor der Studie. „Die frühesten Körper im äußeren Sonnensystem bestanden zu 83 % bis 92 % aus Chondren, mit sehr wenig von dem eisigen, flüchtigen-reichen Staub, der später entstehende Objekte dominiert.“ Wenn man also Buch führt, das ist ungefähr vier Teile heißes Gestein zu einem Teil kalten Staub – ein Verhältnis, das jeden Bauunternehmer zum Weinen bringen würde.

Chondren sind kleine steinige Kugeln, die in Chondriten gefunden werden, die zu den primitivsten in geologischen Sammlungen erhaltenen Meteoriten gehören. Diese winzigen Strukturen bieten Wissenschaftlern eine direkte physische Verbindung zu den frühesten Phasen des Sonnensystems. „Man kann sie in der Hand halten und wissen, dass sie als Teil eines Prozesses begannen, der vor Milliarden von Jahren startete“, sagte Grewal. „Es ist eine Zeitskala, die schwer zu begreifen ist.“ In der Tat ist es ungefähr die gleiche Zeitspanne, die man braucht, um von einem Kabelunternehmen eine klare Antwort zu bekommen.

Wissenschaftler wissen seit langem, dass kohlige Chondrite – primitive, steinige Meteoriten, die organische Verbindungen und Wasser unter ihren Silikatmineralien enthalten – aus dem äußeren Sonnensystem ein altersbezogenes Muster zeigen. Ältere Exemplare neigen dazu, einen größeren Anteil an Chondren und weniger Matrix zu enthalten, während jüngere mehr von dem kalten, flüchtigen-reichen Material enthalten. Dieses Muster legte nahe, dass die Regionen, in denen die ersten festen Objekte, sogenannte Planetesimale, entstanden, bereits hitzegeformte Chondren bevorzugten und viel vom eisigen Staub ausschlossen. Mit anderen Worten: Das Sonnensystem spielte Favoriten, bevor es überhaupt Planeten hatte, mit denen es Favoriten spielen konnte.

Die Bestätigung dessen, was während der ersten Million Jahre des Sonnensystems geschah, war schwierig, weil keine erhaltenen undifferenzierten Körper aus dieser Zeit mehr existieren. Daher fehlte Wissenschaftlern eine direkte Möglichkeit, das ursprüngliche Verhältnis zwischen Chondren und Matrix in diesen frühesten Objekten zu bestimmen. Es ist, als würde man versuchen, ein Rezept aus einem Kuchen zu rekonstruieren, der bereits gegessen, verdaut und in etwas völlig anderes verwandelt wurde.

Grewal und seine Kollegen näherten sich dem Problem, indem sie chemische Hinweise untersuchten, die in Eisenmeteoriten aus dem äußeren Sonnensystem erhalten geblieben sind. Die Mutterkörper, die diese Meteoriten repräsentieren, enthielten so viel radioaktives Aluminium-26, dass sie schließlich vollständig schmolzen. Dieser Prozess löschte die physischen Strukturen aus, die hätten zeigen können, was diese Körper ursprünglich enthielten. Ihre Chemie bewahrte jedoch immer noch nützliche Informationen – denn selbst nachdem ein Planetesimal in Vergessenheit schmilzt, bleiben seine chemischen Geister erhalten.

Die Forscher identifizierten zwei unabhängige chemische Tracer, die mit Matrix assoziiert sind. Einer war Schwefel, der in Matrix stark konzentriert ist. Der andere war der Oxidationszustand von Eisen, der anzeigen kann, wie viel Wassereis und oxidierter Staub in den ursprünglichen Körper eingebaut wurden.

Mit diesen beiden Tracern rekonstruierte das Team die Zusammensetzungen der alten Mutterkörper.