Blick in die Vorzeit des Sonnensystems: Radioktive Elemente mit Halbwertszeiten von mehreren Millionen Jahren haben Forschern Einblicke in die fundamentale Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems geliefert. Diesen Ergebnissen zufolge brauchte die ursprüngliche Materiewolke 30 Millionen Jahre Inkubationszeit, um das Sonnensystem zu kreieren, schreiben die Wissenschaftler im Journal „Science“.
Sie ist unsere kosmische Mutter – doch auch die Sonne wurde einst selbst geboren. Vor ungefähr 4,6 Milliarden Jahren ging sie aus einer gigantischen Materiewolke hervor. Mit der Sonne im Zentrum dieser Wolke entstanden aus dem umliegenden Staub und Gas die Planeten wie die Erde. Mehr als 99 Prozent der gesamten Masse des Sonnensystems sind jedoch in der Sonne konzentriert. Der genaue Prozess, wie sich die Wolke zusammenballte, und was davor geschah, ist noch teilweise unklar.
Astronomische Halbwertszeiten
Forscher um Maria Lugaro von der australischen Monash University sind der urtümlichen Entwicklungsphase des Sonnensystems durch die Analyse radioaktiver Elemente nachgegangen. Die Vorgehensweise ähnelt der Radiokarbon-Datierung, die in der Archäologie angewendet wird. Für die kosmische Datierung ist es jedoch wichtig, radioaktive Isotope zu finden, deren Halbwertszeiten zu den zu untersuchenden Zeiträumen passen – sie liegen im Bereich von zehn bis zwanzig Millionen Jahren. Bisher ließ sich mit diesem Verfahren bereits das Alter der Erde, die Entwicklung unseres Sonnensystems und das Alter einiger sehr alter Sterne unserer Galaxie bestimmen.
Die Wissenschaftler nutzen nun das Wissen über den Zerfall von radioaktiven Atomkernen, um genau zu bestimmen, wann die letzten schweren Elemente, wie zum Beispiel Gold, Silber, Platin, Blei und Seltenerd-Elemente, in die Vorläufer-Materie unserer Sonne gelangten. „Wir können nun mit Sicherheit sagen, dass das letzte Prozent aus Gold, Silber und Platin rund 100 Millionen Jahre und das letzte Prozent an Blei und Seltenerd-Elementen 30 Millionen Jahre vor der Geburt der Sonne von der Sonnensystem-Materie aufgenommen wurde“, erklärt Co-Autor Kai Zuber von der Technischen Universität Dresden.
Hafnium-Uhr im Meteoriten
Ein Schlüsselelement bei ihren Untersuchungen war das Seltenerd-Element Hafnium. Es kommt auch in Meteoriten vor, die aus der Zeit der Entstehung des Sonnensystems stammen. In diesen Meteoriten befindet sich ein radioaktives Isotop – das 182Hafnium mit einer Halbwertszeit von 8,9 Millionen Jahren. „Durch unsere Arbeiten konnten wir zeigen, dass radioaktives Hafnium während der präsolaren Phase anders entstanden ist, als man bisher angenommen hat. So können wir auch die zeitlichen Abläufe besser einordnen“, erklärt Zuber. Damit werde eine über Jahrzehnte alte Unstimmigkeit in der Datierung beseitigt.
Man wisse nun also, dass es nach der letzten Zugabe von schweren Elementen zur Sonnensystem-Materie eine Inkubationszeit gab, in der die Sonne und Meteoriten gebildet wurden. „Aus unseren neuen Berechnungen geht hervor, dass diese Phase nicht länger als 30 Millionen Jahre gedauert haben kann“, so Zuber. Die Wissenschaftler wollen sich nun auch weiterhin der Erforschung der Entwicklungsphase des Sonnensystems widmen. Eines ihrer Ziele ist es, andere schwere radioaktive Kerne in ihre Analysen aufzunehmen, um noch detailliertere Einblicke in die Vorgeschichte des Sonnensystems zu erhalten.
(Science, 2014; doi: 10.1126/science.1253338)
(Lugaro et al.,,Science / Technische Universität Dresden, 08.08.2014 – MVI)
