Die Entstehungsgeschichte der Erde ergründen
Die Erde ist in gewisser Weise ein Sonderfall. Sie beherbergt seit fast 4 Milliarden Jahren Leben und ist, zumindest in unserem Sonnensystem, einfach einzigartig. Doch was macht die Erde so einzigartig? Die Antwort auf diese Frage liegt tief unter unseren Füßen begraben. „Ereignisse, die während oder kurz nach der Entstehung des Sonnensystems stattfanden, hatten einen enormen Einfluss auf den Erdmantel und seine geochemischen Eigenschaften“, erklärt Maud Boyet (Website auf Französisch), Forscherin an der Universität Clermont-Auvergne. „Wenn wir die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials analysieren könnten, das Material, aus dem unser Planet im Wesentlichen aufgebaut ist, könnten wir die Entstehung der Erde besser nachvollziehen und vielleicht sogar erdähnliche Exoplaneten finden.“ Leider ist dieses Material in der Praxis unzugänglich und definitiv nicht beobachtbar. Stattdessen bleibt der Wissenschaft nur der Versuch, die Entwicklung des Erdmantels anhand des hier an der Oberfläche gefundenen Materials zu begreifen. Doch das ist nach Angaben von Boyet ebenso schwierig. „Es sind nur sehr wenige Proben vorhanden, die auf die ersten paar hundert Millionen Jahre der Erdgeschichte zurückgehen“, fügt sie hinzu. Mit Unterstützung des Projekts ISOREE, das vom Europäischen Forschungsrat finanziert wird, testet Boyet einen anderen Ansatz – einen, der Isotopengeochemie, experimentelle Petrologie, Spektroskopie und hochmoderne Modelle zur Untersuchung der frühesten Tage der Erde kombiniert.
Beweise für eine Kollision
Mithilfe kombinierter, hochpräziser Isotopenanalysen wurden im Rahmen des Projekts zahlreiche irdische und extraterrestrische Gesteine untersucht, die teilweise 3,5 Milliarden Jahre alt sind. Auf diese Weise konnte sie die isotopische Zusammensetzung der Erde genau bestimmen. „Mit dieser anspruchsvollen Analyse konnten wir einen geringen Überschuss an 142Nd in terrestrischen Proben im Vergleich zu extraterrestrischen Objekten aus der Frühzeit des Sonnensystems feststellen“, so Boyet. Wie Boyet erklärt, ist 142Nd ein systematisches Element mit einer kurzen Lebensdauer, das durch den Zerfall von 146Sm, einem anderen Element, entsteht. Damit ist es ein leistungsfähiges Instrument zur Erkennung von Differenzierungsprozessen, die in der Frühzeit des Sonnensystems stattfanden. „Selbst der geringste Überschuss an 142Nd ist ein Beweis für eine Kollision, die ein Erosionsereignis ausgelöst hat, das die ursprüngliche Kruste des Planeten abgetragen und die Zusammensetzung der Erde erheblich verändert hat“, erläutert sie. Den numerischen Simulationen zufolge waren solche Kollisionen zwar nicht ungewöhnlich, aber es fehlte der Beweis für ihr Auftreten. „Diese Art von Kollision hätte die primitive Kruste, die sich während der Entstehung eines Planeten gebildet hatte, zerstört, und jetzt haben wir Beweise für diesen Prozess“, bemerkt Boyet.
Neue Daten zur Planetenentwicklung
Mit dem Projekt ISOREE ist es gelungen, unser Verständnis für die Entstehung der Erde und des Sonnensystems zu verbessern. Dabei wurden außerdem bahnbrechende Technologien zur Untersuchung von Planetenelementen konzipiert und neue Daten über die Entwicklung von Planeten gewonnen, die der wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung gestellt werden. Obwohl das Projekt selbst nun abgeschlossen ist, setzt das Forschungsteam seine Arbeit fort. „Wir müssen die Zahl der von uns analysierten Proben erhöhen und auch Proben von Mond und Mars einbeziehen, um die Entstehung der Erde im Vergleich zu anderen Planeten des inneren Sonnensystems besser zu verstehen“, so Boyet abschließend.
Schlüsselbegriffe
ISOREE, Exoplaneten, Erde, Sonnensystem, Mantel, Isotopengeochemie, Spektroskopie, Isotopenanalysen
