Wie kosmische Kollisionen die Evolution der Erde verändert haben könnten

Dieses Foto von der NASA

Dieses Foto des Nasa-Satelliten Suomi NPP zeigt die östliche Hemisphäre der Erde in der Ansicht 'Blue Marble'. Das am 2. Februar 2012 veröffentlichte Foto ist eine Ergänzung zu einem NASA-Bild, das die westliche Hemisphäre in demselben atemberaubenden Detail zeigt. Dieses Foto wurde am 23. Januar aufgenommen. (Bildnachweis: NASA/NOAA)



Kosmische Einschläge könnten Materie auf eine Weise von der Erde gerissen haben, die unseren Planeten von seinen winzigen steinigen Meteoriten-Cousins ​​unterscheidet, was darauf hindeutet, dass sich unser Planet anders entwickelt hat als bisher angenommen, sagen Forscher.

Fast ein Jahrhundert lang dachten Wissenschaftler, dass die Erde die gleiche allgemeine Zusammensetzung wie steinige Meteoriten, die als Chondrite bekannt sind, teilte, die wie aus der gleichen Gas- und Staubwolke zusammenwachsen. Chondrite sind die häufigsten Meteoriten, die im inneren Asteroidengürtel von der häufigsten Art von Asteroiden abgesplittert sind. Es wurde angenommen, dass die Erde aus chondritischer Materie zusammengeschmolzen ist, die sich im Laufe der Zeit zu größeren Körpern zusammenballt.





Chondrite unterscheiden sich jedoch tatsächlich von dem, was über die chemische Zusammensetzung der obersten Erdschichten bekannt ist. Forscher hatten vorgeschlagen, dass es in den tiefen, abgelegenen Schichten der Erde verborgene Reservoirs von Elementen geben muss, die für diese Diskrepanzen verantwortlich sind, damit unser Planet in seiner Zusammensetzung insgesamt den Chondriten ähnelt.

So ist beispielsweise das Verhältnis der Elemente Samarium zu Neodym in vulkanischen Gesteinen der Erde höher als in Chondriten. Dies veranlasste Geologen zu Spekulationen, dass es ein verstecktes Materialreservoir an der Grenze von Erdkern und Erdmantel mit einem niedrigen Samarium-zu-Neodym-Verhältnis, das das höhere Verhältnis in den oberen Schichten ausgleicht.



Eine große Herausforderung für diese Vorstellung von versteckten Reservoirs sind Mantelfedern , die riesige Wellen aus heißem Gestein sind, die aus der Nähe des Erdkerns auftauchen. Wenn diese verborgenen Reservoirs existierten, deuten Modelle der Erde darauf hin, dass etwa 40 Prozent der wärmeerzeugenden Elemente des Mantels – Uran, Thorium und Kalium – tief im Mantel konzentriert sein würden. Mantelplumes tragen jedoch weniger als halb so viel Wärme nach oben, als sie sollten, wenn solche versteckten Reservoirs von wärmeerzeugenden Materialien existieren würden.

'Es kann kein verstecktes Reservoir geben, das die meisten Versionen der chondritischen Hypothese für die Erde erfordern', sagte Studienleiter Ian Campbell von der Australian National University in Canberra gegenüber SPACE.com. [ Infografik: Höchster Berg zum tiefsten Meeresgraben ]



Eine Reihe von Wissenschaftlern vermuten nun, dass die Erde den Chondriten insgesamt nicht ähnlich ist. Sie spekulieren , dass das Material , das helfen würde , diese elementaren Ungleichgewichte aufzulösen , in den letzten Stadien seiner Entstehung vom Planeten gesprengt wurde .

Es wird angenommen, dass die Erde aus kollidierenden Körpern von immer größerer Größe entstanden ist. Als die Erde eine mäßige Größe erreichte, trennte sich ihr geschmolzenes Gestein, um eine dünne äußere Hülle aus Basalt zu entwickeln, die mit mehreren Elementen hoch angereichert war, einschließlich der wärmeerzeugenden Elemente Uran, Kalium und Thorium.

'Bei der Kollision geht dieser Basalt verloren und nimmt die angereicherten Elemente mit', sagte Campbell. Dieser Prozess der „Kollisionserosion“ würde dann einen Planeten hinterlassen, der sich in seiner Zusammensetzung von Chondriten völlig unterscheidet.

'Wir glauben, dass alle großen planetarischen Körper durch diesen Prozess entstehen', sagte Campbell. 'Ihre Zusammensetzung wird von Planet zu Planet variieren, da die Art der Kollisionen unterschiedlich ist und daher die Menge der verlorenen angereicherten äußeren Hülle von Fall zu Fall unterschiedlich ist.'

Diese Idee ist jedoch nicht ohne Schwächen. Wenn beispielsweise solches Material von der Erde gesprengt wurde, könnte man erwarten, entsprechende Meteoriten zu sehen, aber keiner mit der Zusammensetzung, die dieses Modell nahelegt, wurde gesehen, 'und das ist ein Problem', sagte Campbell. Es ist möglich, dass dieses Material von der Sonne oder dem Jupiter eingefangen wurde, aber dies scheint eine zu bequeme Antwort zu sein.

Der einzige Weg, dieses Rätsel zu lösen, könnte darin bestehen, Gesteine ​​von der Kern-Mantel-Grenze des Planeten zu untersuchen, die durch Mantelwolken nahe an die Oberfläche gebracht werden. Die Forscher hoffen, dass die Elementverhältnisse in diesen Proben zeigen können, ob sie denen von chondritischen Meteoriten entsprechen oder denen, die zu erwarten wären, wenn Kollisionen während der Erdentstehung Erosion verursacht hätten.

Campbell und Hugh O'Neill beschreiben ihre Forschungen in der Ausgabe vom 29. März der Zeitschrift Nature.

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