Planetenentstehung – Akkretionsscheibe

1. Klima 40 Planetenentstehung – Akkretionsscheibe Die Bildung von erdähnlichen Planeten war erst möglich, nachdem sterbende Sterne das interstellare Medium mit schweren Elementen angereichert hatten. Rotierende Gas- u. Staubwolken kon-trahieren zu Akkretionsscheiben. Nur in der Äquatorebene der Scheibe können Gravitations- und Fliehkraft einander die Waage halten. In der Akkretionsscheibe bilden sich Protoplaneten (Quelle: Nature).

2. Klima 41 Planetenentstehung – Planetesimale Planetesimale in der Akkretionsscheibe (Bildquelle: GEO). Durch Kollision der Planetesimale entstehen Protoplaneten.

3. Klima 42 Das Sonnensystem Venus Mond Merkur Erde Erde Mars Terrestrische Planeten Gasplaneten, jeweils gleicher Maßstab Saturn Jupiter Mars Venus Erde Ganymed Titan Merkur Kallisto Neptun Uranus Io Mond Europa Triton Pluto

4. Klima 43 Planetenentstehung – Scheibenwelt Fomalhaut liegt, 25 Lj von der Erde entfernt, im Sternbild südlicher Fisch und ist einer der hellsten Sterne am Nachthimmel. Er wird von einer Staubscheibe umgeben, in der es einen auffälligen Ring gibt (Bildquelle: HST), dessen Zentrum nicht mit dem Zentralstern zusammenfällt – Ein deutlicher Hinweis auf einen Planeten.

5. Klima 44 Mondentstehung – Riesenimpakt Der Mond ist sehr ähnlich aufgebaut wie der Erd-mantel, das spricht für ein Entstehung in der gleichen Region des Urnebels. Der Eisenkern ist allerdings wesentlich kleiner als der der Erde und der Mond ist sehr arm an flüchtigen Substanzen. Die Gesamtheit Der Befunde kann nur mit der Impakttheorie zufrieden-stellend erklärt werden. Computersimulationen zur Mondentstehung: Zwei schon differenzierte Protoplaneten prallen aufeinander. Beim zweiten Aufprall (9-16) verbleibt der überwiegende Teil des Eisenkerns (blau) beim größeren Körper (Erde). Das ausgeschleuderte Mantelmaterial (rot) bildet eine Akkretionsscheibe um die Erde und schließlich den Mond.

6. Klima 45 Mondentstehung – Riesenimpakt Riesenimpakt (Bildquelle: GEO). Für etwa eine Stunde leuchtete die Erde heller als die Sonne.

7. Klima 46 Entstehungszeit Nach aktuellem Wissensstand kondensierten die ersten (größeren) festen Bestandteile des Sonnensystems vor 4567 Millionen Jahren aus dem solaren Urnebel (mit einer Unsicherheit von nur etwa 2 Millionen Jahren). Rechts: Ca/Al-reicher Einschluss des Allende-Meteoriten mit einem Durchmesser von etwa 1 cm (~ ältestes datiertes Material). Innerhalb von nur etwa 100000 Jahren entstanden die ersten „Planeten-Embryos“. Nach etwa 10 Mio. J. war die Proto-Erde schon zu etwa 2/3 „fertig“. Nach 30 Mio. J. war die Akkretion praktisch abgeschlossen, die Proto-Erde war vollständig differenziert. Nach der Kollision mit einem Protoplaneten von der Größe des Mars entstand zu diesem Zeitpunkt das Doppelsystem Erde-Mond. Alle Zeitangaben beruhen auf radiometrischer Datierung.

8. Klima 47 Bildung der Erdkruste Durch den Riesenimpakt wurde die Erde bis in große Tiefen aufgeschmolzen. Die Oberfläche kühlt langsam ab, es bildet sich eine erste Erdkruste, die aber durch Impakte immer wieder zerrissen wird (Quelle: GEO). Erstarrendes Magma im Lavasee des Erta Ale (Äthiopen) als „Modell“ für die Bildung der ersten Erdkruste. Nur auf der Erde entwickelte sich die Plattentektonik.

9. Klima 48 Narben der Planetenentstehung Krater mit ~ 80 km Durch-messer auf der Rückseite des Mondes (Apollo 11). Unmittelbar nach ihrer Entstehung waren die jungen Planeten einem heftigen Bombardement von übriggebliebenen Planetesimalen (Asteroiden, Meteoriten und Kometen) ausgesetzt. Auf den Planeten und Monden ohne Atmosphäre (wie z.B. Erdmond – links und Merkur – rechts) sind die Spuren dieser Einschläge noch heute deutlich sichtbar. Diese Einschläge lieferten aber auch Teile des Wassers der Ozeane und organische Verbindungen. Die „Meere“ des Mondes sind Spuren der heftigsten Impakte.

10. Klima 49 Narben der Planetenentstehung Quelle: NASA Das Südpol-Aitken Becken auf der (für uns unsichtbaren) Rückseite des Mondes hat einen Durch-messer von etwa 2500 km. Quelle: GEO