Was wäre, wenn unser Sonnensystem eine andere Generation von Planeten hätte, die sich vor oder neben den Planeten gebildet haben, die wir heute haben? Eine neue Studie, die am 17. April 2018 in Nature Communications veröffentlicht wurde, liefert Beweise dafür, dass genau das passiert ist. Die Planeten der ersten Generation oder der Planet wären bei Kollisionen in den früheren Tagen des Sonnensystems zerstört worden, und ein Großteil der Trümmer wäre bei der Bildung neuer Körper aufgefegt worden.
Dies ist keine neue Theorie, aber eine neue Studie bringt neue Beweise, um sie zu stützen.
Der Beweis liegt in Form eines Meteoriten vor, der 2008 in die Nubische Wüste des Sudan stürzte. Der Meteorit ist als TC3 2008 oder als Meteorit Almahata Sitta bekannt. Im Inneren des Meteoriten befinden sich winzige Kristalle, sogenannte Nanodiamanten, die sich laut dieser Studie nur unter den Hochdruckbedingungen innerhalb des Wachstums eines Planeten gebildet haben könnten. Dies steht im Gegensatz zu früheren Überlegungen zu diesen Meteoriten, die darauf hindeuten, dass sie sich aufgrund starker Stoßwellen gebildet haben, die bei Kollisionen zwischen Elternkörpern entstanden sind.
"Wir zeigen, dass diese großen Diamanten nicht das Ergebnis eines Schocks sein können, sondern vielmehr des Wachstums, das innerhalb eines Planeten stattgefunden hat." - Studienmitautor Philippe Gillet
Modelle der Planetenbildung zeigen, dass terrestrische Planeten durch die Akkretion kleinerer Körper zu immer größeren Körpern gebildet werden. Folgen Sie dem Prozess lange genug und Sie erhalten Planeten wie die Erde. Die kleineren Körper, die sich verbinden, liegen typischerweise zwischen der Größe des Mondes und des Mars. Aber Beweise für diese kleineren Körper sind schwer zu finden.
Eine Art von einzigartigem und seltenem Meteoriten, der als Ureilit bezeichnet wird, könnte den Beweis für die Sicherung der Modelle liefern, und genau das fiel 2008 in der Nubischen Wüste auf die Erde. Es wird angenommen, dass Ureiliten die Überreste eines verlorenen Planeten sind, der sich in gebildet hat die ersten 10 Millionen Jahre des Sonnensystems und wurde dann bei einer Kollision zerstört.
Ureiliten unterscheiden sich von anderen steinigen Meteoriten. Sie haben einen höheren Kohlenstoffanteil als andere Meteoriten, meist in Form der oben genannten Nanodiamanten. Forscher aus der Schweiz, Frankreich und Deutschland untersuchten die Diamanten im Jahr 2008 TC3 und stellten fest, dass sie sich wahrscheinlich vor etwa 4,55 Milliarden Jahren auf einem kleinen Protoplaneten gebildet haben.
Philippe Gillet, einer der Mitautoren der Studie, sagte in einem Interview mit Associated Press: "Wir zeigen, dass diese großen Diamanten nicht das Ergebnis eines Schocks sein können, sondern des Wachstums, das innerhalb eines Planeten stattgefunden hat."
Nach den in diesem Artikel vorgestellten Untersuchungen wurden diese Nanodiamanten unter einem Druck von 200.000 bar (2,9 Millionen psi) gebildet. Dies bedeutet, dass der mysteriöse Elternplanet so groß wie Merkur oder sogar Mars gewesen sein müsste.
Der Schlüssel zur Studie ist die Größe der Nanodiamanten. Die Ergebnisse des Teams zeigen das Vorhandensein von Diamantkristallen mit einer Größe von bis zu 100 Mikrometern. Obwohl die Nanodiamanten seitdem durch einen Prozess namens Graphitisierung segmentiert wurden, ist das Team zuversichtlich, dass diese größeren Kristalle vorhanden sind. Und sie konnten nur durch statisches Hochdruckwachstum im Inneren eines Planeten entstanden sein. Eine Kollisionsschockwelle hätte es nicht schaffen können.
Aber der Mutterkörper des Ureilit-Meteoriten in der Studie müsste Kollisionen ausgesetzt gewesen sein, sonst wo ist er? Bei diesem Meteoriten spielten noch eine Kollision und die daraus resultierende Stoßwelle eine Rolle.
In der Studie heißt es weiter, dass einige Zeit nach der Bildung des Elternkörpers eine Kollision stattgefunden habe. Und diese Kollision hätte die Stoßwelle erzeugt, die die Graphitisierung der Nanodiamanten verursacht hat.
Der Hauptbeweis liegt in den sogenannten HAADF-Bildern (High Angle Annular Dark Field) (STEM), wie oben dargestellt. Das Bild besteht aus zwei Bildern in einem, wobei das rechte eine Vergrößerung eines Teils des Bildes auf der linken Seite darstellt. Auf der linken Seite zeigen gepunktete gelbe Linien Bereiche von Diamantkristallen an, die von Bereichen aus Graphit getrennt sind. Rechts ist eine Vergrößerung des grünen Quadrats.
Die Inklusionspfade sind hier wichtig. Rechts sind die Einschlusspfade mit den orangefarbenen Linien hervorgehoben. Sie zeigen deutlich Einschlusslinien an, die zwischen benachbarten Diamantsegmenten übereinstimmen. Die Einschlusslinien sind jedoch im dazwischenliegenden Graphit nicht vorhanden. In der Studie sagen die Forscher, dies sei "ein unbestreitbarer morphologischer Beweis dafür, dass die Einschlüsse in Diamant existierten, bevor diese durch Graphitisierung in kleinere Stücke zerbrochen wurden".
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in den ersten 10 Millionen Jahren des Sonnensystems ein kleiner Planet zwischen der Größe von Merkur und Mars entstanden ist. In diesem Körper wurden durch Hochdruckwachstum große Nanodiamanten gebildet. Schließlich war dieser Elternkörper in eine Kollision verwickelt, die eine Schockwelle erzeugte. Die Stoßwelle verursachte dann die Graphitisierung der Nanodiamanten.
Es ist ein faszinierender Beweis und passt zu dem, was wir über die Entstehung und Entwicklung unseres Sonnensystems wissen.
Quellen:
- Ein großer Planetenkörper, der aus Diamanteinschlüssen in einem Ureilit-Meteoriten abgeleitet wurde
- Studie: Diamant vom Himmel könnte von einem „verlorenen Planeten“ stammen.
