NASA‑unterstützte Wissenschaftler haben in einer in Science Advances veröffentlichten Studie neue Erkenntnisse darüber präsentiert, wie die junge Erde lebensnotwendige Elemente erhalten haben könnte. Die Untersuchung legt nahe, dass Phosphor und Stickstoff überwiegend aus dem inneren Sonnensystem stammten und dass der wachsende Jupiter dabei eine entscheidende Rolle spielte.
Entstehung des Planetensystems und Bedeutung von CHNOPS
Vor mehr als 4,5 Milliarden Jahren bildete sich das Sonnensystem aus Gas‑ und Staubwolken, die die Bausteine für Planeten und Leben enthielten. Zu den für Leben unverzichtbaren Elementen zählen Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel (CHNOPS). Diese Elemente entstanden in Sternen und wurden anschließend durch Gravitation in neue Sterne und kleinere Körper wie Planeten eingebaut.
Meteoriten als Fenster in die FrĂĽhzeit
Meteoriten, die heute als Eisenmeteorit‑ und Chondrit‑Klassen gefunden werden, stammen von unterschiedlichen Generationen von Planetesimalen. Die ältesten Planetesimale lieferten Eisenmeteorit‑Material, während Chondrite von einer späteren Generation stammen, die etwa 2‑3 Millionen Jahre nach den ersten Körpern entstand.
Methodik: Labor, Modelle und P/N‑Verteilung
Die Forscher kombinierten Laborversuche mit geochemischen Modellen, um ein räumliches Bild der Phosphor‑zu‑Stickstoff‑Verhältnisse (P/N) im frühen Sonnensystem zu erstellen. Dabei wurde ein Unterschied zwischen den beiden Generationen von Planetesimalen ermittelt.
Ergebnisse: Umgekehrte P/N‑Trends und Jupiter‑Einfluss
Die erste Generation zeigte höhere P/N‑Werte im äußeren Sonnensystem, während die zweite Generation das Gegenteil aufwies – höhere Werte im inneren System. Die Autoren führen dies auf einen frühen Materialfluss nach außen zurück, der durch das Wachstum des Jupiter gestoppt wurde. Der massive Planet verhinderte damit den Transfer von Phosphor und Stickstoff nach außen, sodass die inneren Planetesimale reicher an diesen Elementen wurden.
Implikationen fĂĽr die Erde
Geochemische Akkretionsmodelle zeigen, dass das heutige P/N‑Profil der Erde am besten durch inneres Sonnensystem‑Material erklärt werden kann, sowohl von Eisenmeteorit‑ als auch von Chondrit‑Ursprung. Ein signifikanter Beitrag aus äußeren Chondriten ist demnach nicht erforderlich.
Aussage des Senior‑Autors
„Für unser Sonnensystem scheint die Präsenz und das Wachstum des Jupiter eine kritische Rolle bei der Verteilung der chemischen Grundbausteine für bewohnbare Welten gespielt zu haben“, erklärte Rajdeep Dasgupta von der Rice University. „Es bleibt offen, ob ein ähnliches Elementbudget ohne einen Jupiter‑ähnlichen Planeten in anderen Systemen entstehen kann.“
Aussage des Studienleiters
„Die Erde hat ihr Inventar an Phosphor und Stickstoff primär aus dem inneren Sonnensystem bezogen, ohne dass äußere Chondrite einen wesentlichen Beitrag geleistet haben“, betonte Debjeet Pathak, Graduate Student an der Rice University.
WeiterfĂĽhrende Informationen
Weitere Details zur astrobiologischen Forschung von NASA finden sich unter https://science.nasa.gov/astrobiology.
Dieser Bericht basiert auf Informationen von NASA, lizenziert unter Public Domain (U.S. Government Work).
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