Wissenschaftler der ETH Zürich haben herausgefunden, dass die Erde gänzlich aus Material besteht, das im inneren Bereich des Sonnensystems entstanden ist. Diese Erkenntnis stellt die bisherige Annahme in Frage, wonach ein Teil des Baumaterials aus dem äußeren Sonnensystem stammen müsste, um flüchtige Elemente wie Wasser zur Erde zu bringen. Diese überraschenden Ergebnisse könnten die gesamte Entstehungsgeschichte unseres Planeten neu interpretieren.
In der wissenschaftlichen Gemeinschaft gibt es seit langem Diskussionen darüber, woher die Rohstoffe stammen, aus denen die Erde gebildet wurde. Viele Forscher waren überzeugt, dass ein erheblicher Teil dieser Materialien, zwischen 6 und 40 Prozent, aus dem äußeren Sonnensystem, jenseits der Umlaufbahn des Planeten Jupiter, stammen müsste. Diese Hypothese basierte auf der Annahme, dass es während der Bildung der Erde einen Austausch von Materialien zwischen dem inneren und äußeren Sonnensystem gegeben haben muss. Doch Paolo Sossi, Professor für experimentelle Planetologie an der ETH Zürich, und sein Kollege Dan Bower haben mithilfe von Isotopenanalysen und einem innovativen statistischen Ansatz herausgefunden, dass dies nicht der Fall ist.
In ihrer Studie verglichen die Forscher die Isotopenverhältnisse von verschiedenen Meteoriten, darunter solche vom Mars und dem Asteroiden Vesta, mit den Isotopenverhältnissen der Erde. Isotope sind Atome desselben chemischen Elements, die sich in der Anzahl der Neutronen unterscheiden. Durch die Neuauswertung dieser bestehenden Daten kamen die Wissenschaftler zu einem verblüffenden Ergebnis: Die Erde besteht vollständig aus Material, das im inneren Sonnensystem entstanden ist, und der Anteil an Material aus dem äußeren Sonnensystem liegt bei weniger als zwei Prozent – möglicherweise sogar bei null.
Sossi und Bower betonen, dass diese Erkenntnisse einen grundlegenden Paradigmenwechsel in der Betrachtung der Erde und ihrer Entstehung bewirken könnten. Ihre Forschungsmethodik wird als „datenwissenschaftliches Experiment“ beschrieben, da sie statistische Berechnungen verwendet haben, die in der Geochemie bislang selten zur Anwendung kamen. Diese innovative Herangehensweise ermöglicht es, mehr Isotopensysteme zu berücksichtigen und somit präzisere Rückschlüsse auf die Herkunft des Materials zu ziehen.
Früher wurden zur Bestimmung der Herkunft von Meteoriten hauptsächlich die Sauerstoffisotope verwendet. Erst in den letzten Jahren wurde erkannt, dass auch Isotope anderer Elemente wie Chrom und Titan nützliche Informationen liefern können. Diese neue Analyse hat bestätigt, dass die Erde aus nicht-kohligem Material besteht, das ausschließlich im inneren Sonnensystem gebildet wurde. Der vermutete Austausch zwischen innerem und äußerem Sonnensystem konnte nicht nachgewiesen werden; stattdessen zeigt die Studie, dass die Erde in einem relativ stabilen System gewachsen ist, in dem sie Material von kleineren Nachbarplaneten assimiliert hat.
Ein weiterer Aspekt der Forschung beschäftigt sich mit der Frage, warum im inneren Sonnensystem so viele flüchtige Elemente wie Wasser vorhanden waren, die zur Bildung der Ozeane der Erde notwendig sind. Zudem möchten die Forscher untersuchen, ob ähnliche Prozesse auch in anderen Planetensystemen ablaufen.
Die Trennung des Sonnensystems in zwei verschiedene Materialreservoirs wird auf das rasche Wachstum des Gasriesen Jupiter zurückgeführt. Die Schwerkraft dieses Planeten hat verhindert, dass Material aus dem äußeren Sonnensystem ins Innere eindringen konnte. Die neuen Daten deuten darauf hin, dass nahezu kein Material von jenseits des Jupiter zur Erde gelangte.
Zusammenfassend bestätigen die Ergebnisse der ETH-Forscher, dass die Erde in einem homogen geformten inneren Sonnensystem entstand und dass die Zusammensetzung der Erde auf einer verwandtschaftlichen Linie mit dem Mars und dem Asteroiden Vesta steht. Diese neuen Erkenntnisse werfen ein frisches Licht auf die Entstehungsgeschichte der Erde und könnten auch dazu beitragen, zukünftige Studien über die Zusammensetzung benachbarter Planeten wie Venus und Merkur zu gestalten.
Die wissenschaftlichen Debatten über die Ursprünge der Erde sind jedoch noch lange nicht vorbei. Es bleibt abzuwarten, welche neuen Erkenntnisse die Forschung in Zukunft zutage fördern wird.
