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Vom Schlammklumpen zum Zwergplaneten

Sie sind die Urahnen des Sonnensystems und zeugen von einer Zeit, in der die Planeten wie wir sie kennen noch nicht existierten. Und obwohl sogenannte Chondrite – die Ältesten unter den Asteroiden – schon in der Anfangszeit des Sonnensystems entstanden sind, konnte ihre genaue Entstehungsgeschichte bislang nicht einwandfrei nachvollzogen werden. Mit einer neuen Theorie bringen Forscher nun möglicherweise Licht ins Dunkel und offenbaren eine deutlich schlammigere Historie der Chondrite als bisher vermutet wurde.

Ihren Namen verdanken Chrondite ihrer besonderen Zusammensetzung: Eingebettet in eine feinkörnige Grundmasse prägen sogenannte Chondren, auch Chondrulen, das Bild eines solchen Alt-Asteroiden. Dabei handelt es sich um eingeschlossene Silikatkügelchen, die neben Mineralen wie Pyroxen oder Olivin den Aufbau bestimmen. Durch die Messung radioaktiver Isotope von Chondriten, die die Erde erreichten, konnte ihr Alter auf über 4,5 Milliarden Jahre bestimmt werden – die Entstehungszeit des Sonnensystems. Nach heute anerkannten Theorien zeigt sich in der Elementverteilung außerdem, wie der innere Bereich der „Urwolke“ zusammengesetzt war, aus der im Laufe von Jahrmillionen die Planeten und Monde hervorgegangen sind.

Doch obwohl die Ur-Asteroiden so viel über das Kindesalter des Sonnensystems verraten, geben sie keine Lösung des Rätsels ihrer eigenen Entstehung preis. Grund für das Rätsel ist, dass in Analysen eine hydrothermale Veränderung der Asteroiden nachgewiesen werden konnte. So entspricht ihr noch heute hoher Wassergehalt und die Tatsache, dass sie Minerale enthalten, die sich nur durch Wasser ablagern konnten, eher der Theorie von Kometen. Diese ziehen bekanntermaßen als „dreckige Schneebälle“ durchs All. Chondrite hingegen galten bisher immer als staubige Gesteinsbrocken, die im Laufe der Zeit ihr Material angesammelt haben.

Philip Bland von der Curtin University of Technology, Perth, und Bryan Travis vom Planetary Science Institute, Tucson, veröffentlichten nun eine Theorie, die sowohl die scheinbar wässrige Natur sowie die Elementzusammensetzung der Chondrite (ganz genau: der sogenannten kohligen Chrondrite, die zusätzlich bis zu 3% Kohlenstoff enthalten) vereint.

Dazu gingen sie von einer völlig neuen Idee aus: Lose Schlammklumpen statt fester Gesteinsbrocken könnten zur Bildung von Chondriten geführt haben.

So zeigen Bland und Travis in ihrer Veröffentlichung, dass ursprünglich Silikate, Staub und Eis der Urwolke zusammenklebten. Durch den Zerfall von eingeschlossenen radioaktiven Elementen begann das Eis jedoch mehrere 100.000 Jahre nach der Verklumpung zu schmelzen, sodass eine schlammige Ansammlung entstand. Mittels Computersimulationen untersuchten die Forscher dann, wie sich die Schlammklumpen weiterentwickelt haben könnten. Dazu modellierten sie virtuell verschiedene Verhältnisse von Schlamm zu Chrondulen und gingen von Größenverhältnissen von 50–500 Kilometern aus.

Die faszinierende Erkenntnis dieser Modellierungen ist, dass sich in den Schlamm-Asteroiden tatsächlich Konvektionsströme ausbilden. Diese haben ihren Ursprung in den Temperaturunterschieden, die in den Klumpen herrschen, und führen zu einer Durchmischung der Bestandteile. Aus dieser Durchmischung gehen wiederum chemische Reaktionen hervor, die die nachgewiesenen Minerale und Moleküle entstehen lassen. Bei großen Asteroiden könnte diese Durchmischung sogar verantwortlich dafür sein, dass es eine Art Schichtung gibt, bei der die kleinen und leichten Bestandteile nach außen getragen werden.

Interessant ist, dass diese Theorie auch erklärt, wie beispielsweise der Zwergplanet Ceres zu seiner Schichtung unter der Eiskruste gelangt ist und sich somit tatsächlich auf reale Untersuchungen übertragen lässt.

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