Der Ursprung von (fast) allem (eBook)

TEIL ZWEI

Unser Planet

Warum hocken wir auf dem dritten Felsen von der Sonne aus gesehen?

Ist der Mond wirklich ein Planet?

Warum gibt es auf der Erde Festland und Ozeane?

Warum ändert sich das Wetter ständig?

Wo kommt der Erdboden eigentlich her?

Warum besitzt die Erde eine so große Atmosphäre?

Wie hat sich unser Planet mit Erdöl gefüllt?

Warum hocken wir auf dem dritten Felsen von der Sonne aus gesehen?

Wenn man sich die acht Planeten unseres Sonnensystems anschaut, fällt es einem schwer, irgendwelche Familienähnlichkeiten zu erkennen. Die Geschichte des Sonnensystems zeigt jedoch, dass sie alle aus demselben Rohmaterial entstanden.

Man könnte auch meinen, dass diese Körper wahllos über das Sonnensystem verstreut sind. Doch würde heute ein Bestandteil dieses Systems aus ihm entfernt werden oder etwas anderes hinzugefügt, dann würde die ganze Konstruktion in fataler Weise aus dem Lot geraten.

Wie genau entstand also diese Struktur mit ihren fein aufeinander abgestimmten Komponenten? Die Geschichte beginnt vor 4,6 Milliarden Jahren, als sich in einer abgeschiedenen Region der Milchstraße etwas zusammenbraute. Jener zarte Stoff, der die Zwischenräume aller Galaxien füllt – Wasserstoff und Helium mit einer Prise Staub – hatte angefangen, sich zu verdichten. Unfähig ihrer eigenen Schwerkraft zu widerstehen, sackte diese Wolke in sich selbst zusammen. In der sich daraus ergebenden Hitze und Konfusion wurde ein Stern geboren: unsere Sonne.

Von einem sterbenden Stern geboren

Wir wissen nicht, was diesen Prozess plötzlich in Gang setzte. Vielleicht war es die Schockwelle, die von den explosiven Todeszuckungen eines nahen Sternes ausging. Aber es handelte sich in jedem Fall um kein außergewöhnliches Ereignis. Seit der Geburt der Milchstraße ungefähr 8 Milliarden Jahre zuvor, war etwas Derartiges unzählige Male geschehen, und wir können es immer noch in entfernten Zonen unserer Galaxien vonstattengehen sehen.

Als die Sonne geboren wurde, schluckte sie ungefähr 99,8 Prozent des in der Wolke enthaltenen Materials. Die dürftigen Reste wurden von der Schwerkraft zu einer flachen Scheibe geformt, die um den neugeborenen Stern rotierte. Als die Staubkörner dieser protoplanetarischen Scheibe die Sonne umkreisten, kollidierten sie und verklebten miteinander. Sie wuchsen nach und nach zu immer größeren Körpern an, die man Planetesimale nennt.

Sobald diese einen Durchmesser von ungefähr einem Kilometer erreicht hatten, war ihre Gravitationskraft stark genug, um in der Umgebung vorhandenes Material, einschließlich anderer Planetesimale, anzuziehen. Dieser unkontrollierte Prozess führte schließlich zur Bildung von regulären Planeten.

Wie genau dieser Prozess sich abspielte, hing davon ab, wie nahe die Sonne war. Die innerste Zone der Scheibe war sehr heiß, was bedeutete, dass dort nur Metalle und Mineralien mit hohem Schmelzpunkt in fester Form vorhanden waren. Infolgedessen konnten die Planetesimale in jener Region nur eine bestimmte Größe erreichen. So entstanden die vier kleinen felsigen inneren Planeten des Sonnensystems: Merkur, Venus, Erde und Mars.

Gas und Eis

Weiter draußen, wo jenseits der »Eislinie« auch Methan und Wasser in fester Form vorhanden waren, gab es keine solchen Einschränkungen. In dieser Zone konnten die Planeten so groß werden, dass sie mit der Aufnahme von Molekülen von Wasserstoff und anderen Gasen beginnen konnten. Auf diese Weise entstanden die Gasriesen Jupiter und Saturn und in größerer Ferne, wo die Temperaturen noch niedriger waren, die Eisriesen Uranus und Neptun.

Soweit ist alles klar. Doch über Einzelheiten gibt dieses Entstehungsmodell keinen genauen Aufschluss. Niemand weiß genau, wie kleine Gesteinsbrocken es schaffen, sich zu Körpern mit einem Durchmesser von Tausenden Kilometern zu verbinden. Solche kleinen Objekte müssten eigentlich von dem sie umgebenden Gas herumgestoßen und in die Sonne geschleudert worden sein, bevor sie miteinander koagulieren konnten. Vielleicht ließen lokale Turbulenzen Wirbel entstehen, in denen der Druck geringer war und die Brocken sich sammeln und verschmelzen konnten.

Ein ähnliches Problem betrifft die Gasriesen. Dass solche Planeten in Gefahr stehen, in Richtung Sonne geschleudert zu werden, wird durch die Hot-Jupiter-Exoplaneten illustriert, die man in anderen Planetensystemen findet. Diese besitzen ungefähr die gleiche Masse wie unser Jupiter, umkreisen aber ihr Zentralgestirn in ähnlichem Abstand wie die Erde die Sonne, oder in sogar geringerer Entfernung. Wäre etwas Ähnliches im frühen Sonnensystem passiert, wären die Erde und andere innere Planeten möglicherweise ganz aus ihm herauskatapultiert worden.

Das äußere Sonnensystem scheint ein paar Hundert Millionen Jahre nach der Geburt der Sonne einen heftigen Aufruhr erlebt zu haben. Modelle scheinen zu erkennen zu geben, dass die Gasriesen sich einst in größerer Nähe zueinander befanden. Dann geschah etwas, das diese Anordnung instabil werden ließ. Die Planeten wurden in die Positionen gestoßen, die sie heutzutage innehaben. Seitdem haben die Objekte, die unser Sonnensystem konstituieren, einen, wenn auch fragilen, Zustand der Ruhe erreicht.

Das Sonnensystem besteht natürlich nicht nur aus der Sonne und den Planeten. Zwischen Mars und Jupiter zieht sich ein Band aus Geröll lang, das man Asteroidengürtel nennt. Es handelt sich um einen Ring aus protoplanetarischem Material, das sich nicht miteinander verbunden hat, und zwar möglicherweise aufgrund der Massenanziehung des Jupiters. Der Gürtel besteht größtenteils aus Felsen, schließt aber auch vier recht große Objekte ein: Ceres, Vesta, Pallas und Hygiea, die zusammen ungefähr die Hälfte seiner Gesamtmasse ausmachen.

Jede Menge Monde

Das Sonnensystem ist auch voller Monde; mehr als 180 von ihnen haben bisher einen Namen erhalten. Nur drei befinden sich innerhalb des inneren Sonnensystems: unser Mond und zwei Marsmonde. Der Rest umkreist die Gas- und Eisriesen. Man nimmt an, dass es sich bei den meisten von ihnen entweder um Überreste der Akkretionsscheibe handelt oder um Asteroiden, die beim Passieren des Planeten von dessen Gravitationskraft eingefangen wurden. Die Ringe um Saturn und Neptun könnten ebenfalls von dem Material zurückgeblieben sein, das das Sonnensystem entstehen ließ, aber ihr Ursprung ist nicht geklärt.

Jenseits der Eisriesen erstreckt sich der Kuiper-Gürtel, ein gefrorenes Meer aus circa 100 000 eisigen Körpern, zu denen auch der Ex-Planet Pluto und sein Satellit Charon gehören. Diese Objekte sind ebenfalls von dem Material zurückgeblieben, aus dem sich das Sonnensystem bildete. Der Gürtel ist gewaltig; er erstreckt sich von der Neptunbahn – die in einer Entfernung von 30 astronomischen Einheiten (AE) oder dem 30-fachen der Distanz von der Sonne zur Erde verläuft – beinahe noch einmal so weit, nämlich bis zu 50 AE, ins All hinein.

Damit befindet der Kuiper-Gürtel sich aber noch nicht einmal in der Nähe des Randes des Sonnensystems. Noch weiter draußen findet man die Oortsche Wolke, eine kugelschalenförmige Ansammlung von in der Hauptsache Eiskörpern, die sich vom Zentrum aus nahezu zwei Lichtjahre weit erstreckt. In dieser Entfernung übt die Sonne keine Anziehungskraft mehr aus. Die Oortsche Wolke ist nie direkt beobachtet worden, doch einige Astronomen vermuten, dass sie etwas verbirgt, das unser Bild von unserem Sonnensystem radikal verändern würden: einen Eisriesen, den wir noch nie gesehen haben.

Wer sagt, dass es nichts Neues unter der Sonne gibt?

Ist der Mond wirklich ein Planet?

Im Sonnensystem gibt es mehr als 180 von ihnen, doch unserer ist einzigartig. Unser Mond – der Mond – ist nicht der größte da draußen. Anders als bei einigen Eismonden des äußeren Sonnensystems besteht bei ihm keine Hoffnung, dass er Leben birgt. Er mag...