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Chaos im Sonnensystem: Wie Jupiter & Saturn alles durcheinanderbrachten

Die Planeten im Sonnensystem standen einst auf völlig anderen Positionen.
Die Planeten im Sonnensystem standen einst auf völlig anderen Positionen.
Foto: Getty Images/MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Artikel von: Philipp Rall
Während der Entstehung des Sonnensystems zeigten sich dessen Planeten noch mit völlig anderem Gesicht.

Das Sonnensystem umfasst neben seinem namensgebenden Stern alle ihn umkreisenden Planeten, deren natürliche Satelliten, Zwergplaneten und Kleinkörper wie Kometen, Asteroiden und sogar Gas- und Staubteilchen. Alles, was im Orbit der Sonne kreist, ist Teil ihres Systems. Wie dieses heutzutage aussieht wissen wir. Entweder kommen uns dabei die Bilder aus Lehrbüchern unserer Schulzeit in Gedanken oder jene, die in der letzten Weltraumdoku, die wir gesehen haben, präsentiert wurden. Wir nehmen das als Normalität hin, doch sahen die Planeten im Sonnensystem und ihre Positionen vor wenigen Milliarden Jahren noch völlig anders aus.

Planeten im Sonnensystem sind rund – aber warum ist das so?
Planeten im Sonnensystem sind rund – aber warum ist das so?

Entstehung des Sonnensystems

Das Sonnensystem entstand vor gut 4,6 Milliarden Jahren aus einer Gaswolke. Aus einem Teil dieses Dunstes bildete sich die Sonne, aus dem Rest des verdichteten Gases, das um den Stern wirbelte, entstanden die Planeten. Teile der Materie, die weder von der Sonne noch von ihren Planeten aufgefangen wurde, verband sich zu kleineren Körpern, den Kometen und Asteroiden.

Planeten im Sonnensystem und wo sie einst entstanden

Wissenschaftler des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) haben die ursprünglichen Entstehungsorte der Planeten im Sonnensystem rekonstruiert. Die beiden Gasriesen Jupiter und Saturn entstanden offenbar sehr früh und veränderten, während sie wuchsen, ihre Distanz zur Sonne, um in gravitativ stabilen Bahnen zu bleiben. Dadurch beeinflussten sie auch eine immense Umschichtung anderer planetarer Körper, die sich zu dieser Zeit bildeten.

Um die Entstehungsorte der Planeten im Sonnensystem zu rekonstruieren, hat das Team des LLNL die Isotopenzusammensetzung verschiedener Gruppen von Meteoriten untersucht. Sie alle stammen aus dem Asteroidengürtel, der auf einem Orbit zwischen dem Mars und dem Jupiter liegt. "Die signifikante Reorganisation des frühen Sonnensystems durch die Wanderung von Riesenplaneten hat unser Verständnis darüber erschwert, wo sich planetare Körper gebildet haben", sagt Jan Render, LLNL Postdoc und Hauptautor der Arbeit (via SciTechDaily).

"Indem wir uns die Zusammensetzung von Meteoriten aus dem Asteroidengürtel angeschaut haben, konnten wir feststellen, dass ihre Mutterkörper aus Materialien von sehr unterschiedlichen Orten im frühen Sonnensystem akkretiert haben müssen", fährt er fort. Die Rückverfolgung des Ursprungsmaterials von Planetenkörpern erfordere Signaturen, die während der Akkretion des Planetenkörpers entstanden sind. Isotopische Anomalien nukleosynthetischen Ursprungs stellen ein mächtiges Werkzeug dar, weil diese Signaturen einen Fingerabdruck des tatsächlichen Baumaterials darstellen, aus dem diese planetaren Körper akkretiert sind.

Rekonstruktion erforderte neue Methode

"Wenn wir wissen wollen, wie das Sonnensystem zu Beginn aussah, brauchen wir ein Werkzeug, um diese primordiale Struktur zu rekonstruieren", erklärt auch der LLNL-Kosmochemiker Greg Brennecka, Co-Autor der Studie. "Wir haben einen Weg gefunden, Isotopensignaturen in Meteoriten zu verwenden, um zu rekonstruieren, wie das Sonnensystem bei seiner Entstehung aussah."

Die Wissenschaftler nahmen Proben von basaltischen Achondriten, um deren nukleosynthetische Isotopensignaturen in den Elementen Neodym und Zirkonium zu messen. Dadurch gewonnene Daten korrelierten mit nukleosynthetischen Signaturen, die bereits in anderen Elementen beobachtet wurden. Dies zeigt, dass dieses präsolare Material als Gradient im gesamten frühen Sonnensystem verteilt war.

"Indem wir diese Isotopensignaturen mit anderen Proxies für die Rekonstruktion des Sonnensystems vergleichen, stellen wir eine Verbindung zwischen dem ursprünglichen Entstehungsort der Planetenkörper und ihrer heutigen Position her", verrät Render. Diese Messungen würden dabei helfen, eine Rekonstruktion der primordialen Positionen der Planeten des Sonnensystems zu erstellen, "indem wir die Akkretionsbahnen der meteoritischen Mutterkörper 'kosmolokalisieren'". Auch weitere Missionen haben es sich zur Aufgabe erklärt, das Sonnensystem näher zu erforschen.

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