Was Kalzium über Erde und Mond verrät

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Neue Erkenntnisse zum Ursprung des Erde-Mond-Systems basierend auf der Kalzium-Isotopenzusammensetzung verschiedener Himmelskörper unseres Sonnensystems publiziert ein Forscherteam unter Beteiligung von Vera Assis Fernandes vom Museum für Naturkunde Berlin diese Woche in der Zeitschrift Nature. Die vertiefende Forschung an Meteoriten vermittelt die Erkenntnis, dass beide Protoplaneten, deren Zusammenprall das Erde-Mond System bildete, erst in der Spätphase der protoplanetaren Scheibe entstanden.

Kalzium ist ein Hauptbestandteil gesteinsbildender Mineralien und kann so Hinweise auf das Material geben, aus dem sich die Gesteinsplaneten unseres Sonnensystems (Merkur, Venus, Erde und Mars) aus der protoplanetaren Scheibe bildeten.

Unterschiede in der Isotopenzusammensetzung der Meteorite von verschiedenen Bereichen des Asteroidengürtels und den Gesteinsplaneten geben Hinweise auf die Beziehung der Himmelskörper in unserem Sonnensystem. Bisher wurde angenommen, dass die Isotopenverhältnisse von vielen chemischen Elementen abhängig sind von der Entfernung zum Zentrum der protoplanetaren Scheibe, aus der sich unsere Planeten und Asteroiden bildeten. Jedoch ist die Isotopenzusammensetzung von Erde und Mond sehr ähnlich. Diese Ähnlichkeit lässt sich bisher nicht mit dem Standardmodell erklären, dass sich das Erde-Mond-System durch den Zusammenprall von zwei Protoplaneten aus unterschiedlichen Bereichen der protoplanetaren Scheibe bildete.

Vera Assis Fernandes und ihre Mitautoren untersuchten die Zusammensetzung der Kalziumisotope in Meteoriten vom dem Asteroiden Vesta, Mond, Mars und von Gesteinen der Erde. Dabei stellten sie fest, dass die Kalziumisotopenverteilung der Proben mit der Masse der jeweiligen Ursprungs-Asteroiden und -Planeten korreliert. Somit ergab sich eine Bezugsgröße, mit deren Hilfe die Akkretion der Himmelskörper im Laufe der Zeit dargestellt werden konnte. Das Forscherteam führt diese Korrelation darauf zurück, dass sich die Hauptmasse der Kalziumisotope in der Region der protoplanetarischen Scheibe, wo sich die Gesteinsplaneten bildeten, langsam und stetig aufbaute.

Das spricht dafür, dass neues, aus dem äußeren Sonnensystem stammendes Material in das erhitzte Innere der protoplanetarischen Scheibe gelangte, wo sich die Masse zur Bildung der Protosonne ansammelte. Außerdem schließt das Forscherteam aus der sehr ähnlichen Kalzium-Isotopenzusammensetzung von Erde und Mond, dass die zwei Protoplaneten, deren Zusammenprall zur Bildung des Erde-Mond Systems führte, in der letzten Lebensphase der protoplanetaren Scheibe entstanden.

VeröffentlichungIsotopic evolution of the protoplanetary disk and the building blocks of Earth and the Moon, Martin Schiller, Martin Bizzarro, Vera Assis Fernandes, Nature, 2018, Doi:10.1038/nature25990

Quelle: off. Pn des Museum für Naturkunde – Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung

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Pia Gaupels

Pia Gaupels, 30, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. Sie hat die Facebook-Seite GeoHorizon gegründet. Zudem hat sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung.