Wie alt ist die Erde? - Panorama

Das Sonnensystem entstand vor etwa 4,6 Milliarden Jahren aus Material einer massiven, rotierenden Wolke aus Gas und Staub, dem sogenannten Sonnennebel. Die Schwerkraft ließ diese Wolke in sich zusammenfallen, sich drehen und zu einer Scheibenform abflachen. Der größte Teil der Materie in dieser Wolke wurde in Richtung Zentrum gezogen und bildete den Protostern, der schließlich zu unserer Sonne werden sollte. Der Rest des Materials begann sich zu Klumpen zusammenzuballen, die man Planetesimale nannte. Diese wiederum schlossen sich nach und nach mit anderen Planetesimalen zusammen und bildeten größere Körper, sogenannte Protoplaneten. Die Erde entstand als einer dieser Protoplaneten, wie gesagt wahrscheinlich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren. Die Geschichte der Erde Als die Proto-Erde wuchs, begannen schwerere Elemente in ihrem Inneren zur Mitte hin abzusinken und bildeten den Kern, während leichtere Elemente an die Oberfläche stiegen. Dieser als Differenzierung bezeichnete Prozess fand wahrscheinlich über mehrere Duzend Millionen Jahre statt. In diesen frühen Stadien kollidierte ein marsgroßer Protoplanet, oft als Theia bezeichnet, mit der jungen Erde und schleuderte Material von beiden Protoplaneten in den Weltraum. Ein Teil dieses Materials fiel auf die Erde zurück, aber ein Teil des Materials verschmolz schließlich im Orbit um die Erde und bildete den Mond. Die Erde erlebte während ihrer frühen Existenz immer wieder Einschläge, allerdings keiner so dramatisch wie der Zusammenstoß mit Theia. Während einer Periode namens &bdquo;Late Heavy Bombardement“, die wahrscheinlich vor 4,1 bis 3,8 Milliarden Jahren stattfand, kam es im inneren Sonnensystem zu einer erhöhten Rate von Asteroiden- und Kometeneinschlägen. Das spätere so genannte schwere Bombardement hatte beträchtliche geologische Folgen, darunter das Schmelzen und die Differenzierung der Erdkruste sowie die Entstehung der frühen Atmosphäre und Ozeane. Obwohl geologische Aktivitäten die Krater aus dieser Zeit auf der Erde ausgelöscht haben, sind sie auf dem Mond erhalten geblieben. Dies sind unter anderem einige der Krater, die wir auch von der Erde aus sehen können. Narben und Zeichen Die Erde trägt relativ wenige Narben von ihrer massiven Gewalt ausgesetzten Jugend, da Verwitterung und Plattentektonik ihre Oberfläche erneuert haben. Aber auch die drei anderen Gesteinsplaneten (Merkur, Venus und Mars) sowie der Mond tragen noch immer die Zeichen der verstärkten Kollisionen. Durch den Einsatz von Kraterzählmethoden zur Schätzung des Alters dieser vernarbten Welten konnten Wissenschaftler die Zeiträume abschätzen, in denen Material auf ihre Oberfläche prallt. Von Apollo-Mondwanderern gesammelte Proben enthalten auch die chemischen Signaturen verschiedener Meteoriten. Insgesamt deuten die Beweise darauf hin, dass die Auswirkungen vor etwa 3,8 bis 3,9 Milliarden Jahren während des späten schweren Bombardements zunahmen, das vermutlich zwischen 20 und 200 Millionen Jahre gedauert hat. Folgen Sie dem Wasser Das LHB (&bdquo;Late Heavy Bombardement“) könnte der Schlüssel zur Wasserversorgung der Erde gewesen sein. Modelle zeigen, dass der Planet bei seiner Entstehung zu heiß war, um die lebensspendende Flüssigkeit festzuhalten. Stattdessen muss das Wasser auf andere Weise auf die Erde gelangt sein. In der Vergangenheit galten Kometen als bedeutende Wasserquelle des Planeten. Wenn etwas die Trümmer im äußeren Sonnensystem aufgewühlt hätte – und Modelle deuten darauf hin, dass die frühen Bewegungen von Uranus und Neptun Material nach innen geschleudert haben könnten – könnten die eisreichen Kometen Wasser auf der Erdoberfläche abgelagert haben, während die Atmosphäre des Planeten es vor der Verdunstung bewahrt hätte. Studien an Kometen, darunter dem Halley’schen Kometen und dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, haben jedoch ergeben, dass die meisten von ihnen offenbar eine unterschiedliche Konzentration an schwerem Wasser enthalten. Während ein normales Wassermolekül aus zwei Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom besteht, hat schweres Wasser ein Wasserstoffatom mit einem zusätzlichen Neutron in seinem Kern, dem sogenannten Deuterium. Wäre das Wasser der Erde von Kometen gekommen, müsste sein Deuterium-zu-Wasserstoff-Verhältnis höher sein als heute. Asteroiden sind derzeit der wahrscheinlichste Verdächtige für die Wasserversorgung des Planeten. Die kleinen Felskörper könnten während des LHB-Wassers und organisches Material an die Oberfläche befördert haben, als sie auf die Oberfläche prallten. &bdquo;Die heutigen Asteroiden haben sehr wenig Wasser – das ist klar“, sagte Altwegg. &bdquo;Aber das war wahrscheinlich nicht immer so. Während des späten schweren Bombardements vor 3,8 Milliarden Jahren, damals könnten Asteroiden viel mehr Wasser gehabt haben als heute.“ Diese Asteroiden könnten sogar noch länger auf die Planeten eingeschlagen haben, als ursprünglich angenommen. Obwohl die Narben der Erde längst bedeckt sind, können Forscher millimeter- bis zentimeterdicke Schichten von Gesteinströpfchen, sogenannte Kügelchen, untersuchen. Kugelschichten liefern, wenn sie in den geologischen Aufzeichnungen erhalten bleiben, Informationen über einen Einschlag, selbst wenn der Ursprungskrater nicht gefunden werden kann, wissen Forscher in verschiedenen Studien, bei denen mithilfe von Modellen die Auswirkungen auf die Eigenschaften von Kugelbetten abgeleitet wurden. So gilt heute, dass einige der Asteroiden, auf die die Forscher schließen, einen Durchmesser von etwa 40 Kilometern hatten und damit viel größer als der Asteroid waren, der vor etwa 65 Millionen Jahren die Dinosaurier aussterben ließ und etwa 12 bis 15 Kilometer groß war. Aber während gewaltiger Einschläge die Vorstellung eines drohenden Untergangs mit sich bringen, zeigen andere Studien, dass Leben in mikrobieller Form noch überlebt – oder sogar gedeiht – haben könnte. Unterirdische Mikroben hätten gediehen, da sich ihre Lebensräume durch die Auswirkungen vergrößert hätten. Selbst unter den extremsten Bedingungen, die die Wissenschaftler dieser Situation zugrunde gelegt haben, wäre die Erde durch das Bombardement nicht vollständig sterilisiert worden. Aber ein neuer Wettbewerb: Sogar der Asteroidengürtel kann einige Abnutzungserscheinungen aufweisen, da sich auf seiner Oberfläche und nicht darunter Spuren von Chemikalien befinden, die sich fest an Eisen binden. Jüngste Untersuchungen ergaben nicht nur, dass die Ansammlung der Asteroiden länger dauerte als bisher angenommen, sondern auch, dass &bdquo;im Sonnensystem auch viele kleine oder mittelgroße Körper vorhanden gewesen sein müssen, damit diese Kollisionen über verschiedene Zeitskalen hinweg stattgefunden haben.“ &bdquo;, sagte Christopher Dale, ein Forscher an der englischen Durham University, zuvor gegenüber Space.com. Dem Wasser folgen Vor etwa 4,3 Milliarden Jahren war die Erdoberfläche so weit abgekühlt, dass Wasserdampf in der Atmosphäre an der Oberfläche kondensieren konnte, was zur Bildung von Ozeanen führte. Durch die damals weit verbreitete vulkanische Aktivität wurden Gase freigesetzt, die die frühe Atmosphäre prägten. Das Leben entstand vor etwa 3,5 bis 4 Milliarden Jahren in Form einfacher, einzelliger Organismen. Die Erde war wahrscheinlich seit einigen hundert Millionen Jahren so, wie wir sie heute kennen – mit erkennbaren Kontinenten, Ozeanen, einem gastfreundlichen Klima und vielfältigem Leben. Aber es entwickelt sich durch seine eigene allmähliche tektonische und vulkanische Aktivität und durch die schnelleren Auswirkungen des Klimawandels weiter. Ein Erdgestein vom Mond Wissenschaftler konnten die Zeitlinie unseres Planeten mithilfe von Techniken wie der radiometrischen Datierung von Gesteinen und Mineralien, der Untersuchung von Sedimentgesteinsschichten und der Untersuchung des Erdmagnetfelds rekonstruieren. Die genaueste Methode ist die radiometrische Datierung, die den Zerfall radioaktiver Isotope in Gesteinen misst. Da Geologen wissen, wie lange es dauert, bis diese Isotope zerfallen, können sie das Alter eines Gesteins anhand des Verhältnisses der Elternisotope (vor dem Zerfall) und Tochterisotope (nach dem Zerfall) in einer Probe bestimmen. Eine Herausforderung bei der Datierung der Erde anhand von Gesteinen besteht darin, dass die meisten der ursprünglichen Gesteine, die sich auf unserem Planeten in den frühesten Stadien seiner Entstehung bildeten, wahrscheinlich seitdem in den Erdmantel zurückgeführt wurden. Meteoriten werden untersucht Aus diesem Grund erfahren Geologen auch etwas über die Geschichte des Sonnensystems, indem sie Gesteine von außerhalb der Erde untersuchen, darunter Meteoriten, die Milliarden von Jahren vor dem Einschlag auf die Erde entstanden sind, Meteoriten aus Erdmaterial, die auf dem Mond gefunden wurden, und Asteroiden, die Milliarden von Jahren lang ungestört durch den Weltraum gereist sind, ohne größere Veränderungen in der Zusammensetzung zu erfahren. Man geht beispielsweise davon aus, dass sich der Asteroid Bennu (wir berichteten über dessen Erforschung) in den ersten 10 Millionen Jahren der Geschichte des Sonnensystems gebildet hat. Durch die Untersuchung der von der OSIRIS-REx-Mission zur Erde zurückgebrachten Proben können Wissenschaftler viel über das frühe Sonnensystem lernen.