Es sieht so aus, als sei alles in unserer Welt festgeschrieben. Acht Planeten drehen sich seit Milliarden Jahren um ein Zentralgestirn und keine Anzeichen deuten darauf hin, dass sich das in Zukunft ändern wird. Anscheinend ruhig zieht dieses System durchs All. Drei Modelle zeigen, wie unser Sonnensystem entstanden sein könnte.
Drei Modelle zeigen, wie das Sonnensystem entstanden sein könnte
Die Entstehung unseres Sonnensystems ist eine Erzählung über Chaos, Katastrophen und glückliche Zufälle, die letzten Endes auch unsere Erde zu jener Oase gemacht haben, die sie heute ist.
Wieso unser Sonnensystem entstanden ist
Es war 1995, als Michel Mayor und Didier Queloz den ersten Exoplaneten im Sternbild des Pegasus entdeckten. 51 Pegasi b umkreist seinen Heimatstern wie unsere Planeten die Sonne. Damit entdeckte die Astronomie also nicht nur die Existenz ferner Welten weit außerhalb unseres eigenen Sonnensystems, sondern auch den Beweis dafür, dass sich Sonnensysteme auch woanders bilden.
In der Regel bildet sich ein solches stellares System immer aus den Staub- und Gaswolken eines frisch entzündeten Sterns. Astronom:innen gehen davon aus, dass unser System etwa vor 4,5 Milliarden Jahren entstanden sein muss. Die Gravitationskräfte ballten Gas, Gestein und Staub in die ersten Protoplaneten. Das Sonnensystem war geboren.
Wie genau das jedoch passierte, ist bis heute nicht ganz geklärt. Die Wissenschaft kann weitere Erkenntnisse nur aus den Beobachtungen junger Sternsysteme schöpfen. In Kombination mit Wellenlängenmessungen können Computersimulationen zumindest erahnen, wie es passiert sein könnte. Drei Modelle zeigen, wie die Entstehung von unserem Sonnensystem vielleiht aussah.
Die Grundlagen
Doch von vorne: Nach der Entstehung unseres Heimatsterns hatte sich eine riesige Scheibe aus Staub und Gas um die noch junge Sonne geformt. Vermutlich besaß unsere frühe Sonne diesen Ring für 100 Millionen Jahre. Durch Gravitationskräfte bildeten sich aus dieser Scheibe Himmelskörper.
Wissenschaftler:innen beobachten solche Scheiben im sichtbaren Infrarotbereich auch woanders in der Milchstraße. Aus solchen Ringen entstand alles, was wir heute in unserem Sonnensystem für so selbstverständlich erachten: Die acht Planten (und Pluto), die Asteroiden, die Monde und auch wir.
Wissenschaftler:innen haben aus diesen Informationen drei Modelle erstellt, die uns einen besseren Einblick in die Entstehungsgeschichte liefern sollen. Die erste These von der Kernanhäufung, das Zusammenklumpen von Staub und Gas zu größeren Gebilden, passt vor allem zu den vier inneren Gesteinsplaneten.
Die Theorie von der Kieselsteinansammlung liefert der Astronomie eine Antwort darauf, warum Planeten wie die Erde so schnell aus dieser Scheibe hervorgegangen sind. Und die sogenannte Festplatteninstabilität könnte erklären, warum sich die Gasplaneten des Sonnensystems im äußeren Bereich formten.
#1: Die Kernanhäufung
Mit der immer größer werdenden Sonne veränderten sich auch die gravitativen Kräfte im Staubring. So sollen sich aus den Gesteinsbrocken und Staub die ersten Protoplaneten geformt haben.
Dabei sollen die Sonnenwinde leichte Elemente wie Gase in die äußeren Gebiete geschleudert haben. Das erklärt, warum in unserem Sonnensystem alle Gasriesen in den entfernteren Regionen zu finden sind.
Im äußeren Ring, in dem sich Jupiter, Saturn, Neptun und Uranus befinden, hatte der Sonnenwind demnach keine Kraft mehr. Die Gasriesen formen sich und mit ihnen Asteroiden und Monde.
#2: Kieselsteinansammlung
Die Kernanhäufung klingt plausibel, aber Zeit scheint hierbei keine Rolle zu spielen. Denn wenn unser Sonnensystem bereits vor 4,5 Milliarden Jahren entstand, warum ist dann unsere Erde nahezu gleichalt?
Hier kommt die Theorie der Kieselsteinansammlung ins Spiel. Neuste Erkenntnisse wollen zeigen, dass kleinere Objekte wie Kieselsteine sich ungefähr 1.000 mal schneller zu einem Planeten formen. Ein Vertreter dieser These, der Planetologe Harold F. Levison sah diese These bestätigt, weil sie einen logischen Weg von den kleinsten Objekten hin zu großen Himmelskörper beschrieb.
Levison bezog sich auf eine Beobachtung der Forscher Michiel Lambrechts und Anders Johansen von der Universität Lund. Diese gehen davon aus, vereinfacht ausgedrückt, dass aus ein paar Kieseln ein ganzer Planet entstehen könne – und das nach kosmischem Maßstab blitzschnell.
Dadurch bestärkte führte Levison mit seinem Team eine eigene Simulation durch und fühlte sich dadurch bestätigt. Es zeigt sich, dass größere Objekte wie Tyrannen wirkten: Sie rissen Kieselsteine von mittelgroßen Objekten weg und wuchsen dadurch viel schneller. Die Koautorin der Studie, Katherine Kretke, beschreibt das so:
„Der größere Kerl schikaniert im Grunde die kleinen, damit dieser alle Kieselsteine für sich allein haben und weiter wachsen kann, um die Kerne der riesigen Planeten zu bilden.“
via space.com
#3: Ein Sonnensystem durch Festplatteninstabilität
Und doch gibt es Widersprüche in diesen Theorien, die nicht so leicht von der Hand zu weisen sind. Würde die Theorie #1 der Kernanhäufung vollumfänglich stimmen, gäbe es keine Gasplaneten in unserem Sonnensystem.
Die Entstehung dieser wäre nahezu ausgeschlossen, weil dieser These nach die Gasplaneten viel mehr Zeit benötigt hätten, um so groß zu werden. So lange wären aber leichte Gase niemals im frühen Sonnensystem vorhanden gewesen.
Die Theorie der Festplatteninstabilität versucht hierauf eine Antwort zu finden. Demnach hätten bereits zu Beginn unseres Sonnensystems größere Ansammlungen von Staub und Gas bestanden. Diese Klumpen hätten sich soweit verdichtet, dass aus ihnen die Gasplaneten entstanden sind.
Diese Modell versucht das größte Problem zu beantworten: Die Zeitfrage. Sollte sich das Theorem der Festplatteninstabilität bewahrheiten, könnte ein Planet innerhalb von 1.000 Jahren wachsen und eine stabile Umlaufbahn einnehmen.
Die Entstehung des Sonnensystems: Ein dramatischer Prozess
Doch egal, welche der Modelle nun exakt zutreffen mag: Unser Sonnensystem entstand nicht ohne dramatische Ereignisse. Planeten, Monde und größere Asteroiden formten sich in der Urscheibe faktisch zeitgleich, zogen und stießen sich gegenseitig ab. Es wird vermutet, dass das noch junge Sonnensystem viel mehr Objekte aufwies als das heutige.
Die Umlaufbahnen ordneten sich erst später. Manche Protoplanten könnten durch Objekte wie dem Jupiter bereits früh geschluckt worden sein. Manche konnten ihre Umlaufbahn vielleicht nie stabilisieren und sind in die Sonne gestürzt. Eine Theorie besagt, dass durch die Kollision eines etwa marsgroßen Protoplaneten mit der Erde unser Mond entstanden sein soll.
Auch wird vermutet, dass unser Sonnensystem durch ein noch viel größeres Ereignis entstanden ist. So könnte mit der Kollision unserer Milchstraße mit der Zwerggalaxie Sagittarius alles begonnen haben.
Quellen: Space.com, eigene Recherche