Lange Zeit kamen die inneren Planeten und auch die Objekte des Asteroidengürtels durch fortdauerndes kosmisches Bombardement nicht zur Ruhe.
Illustr.: Australian National University

Auch die erdähnlichen Planeten unseres Sonnensystems, also alle innerhalb der Jupiterbahn, haben einmal klein angefangen: Zu Beginn wuchsen die planetaren Keime nur durch die Aneinanderhaftung winziger Staubkörner. Im Endstadium ihres Wachstums wurden die einschlagenden Gesteinskörper schließlich immer größer. Dies trifft auch auf den größten Asteroiden unseres Sonnensystems zu: Vesta. In der Frühphase ihrer Entstehung heizte sich Vesta immer stärker auf, so dass ein oberflächennaher Magmaozean sowie ein flüssiger metallischer Kern im Inneren entstanden.

Im Laufe der Zeit schlugen andere Körper auf der Kruste von Vesta ein, wodurch auch Material wieder ins All gesprengt wurde, das als Meteoriten auf der Erde landete. Chemische Analysen dieser Meteoriten haben nun gezeigt, dass weitere kosmische Einschläge die Zusammensetzung von Vestas Kruste und Mantel auch nach der Kernbildung erheblich verändert haben. Die Masse, die sich unmittelbar nach der Bildung des Kerns von Vesta ansammelte, war wesentlich größer als die, die später hinzugekommen ist, wie ein internationales Forscherteam im Fachjournal "Nature Astronomy" berichtete.

Kurzer Zeitraum vor 4,5 Milliarden Jahren

Mit Modellrechnungen der thermischen Entwicklung von Vesta, die von Wladimir Neumann am Institut für Geowissenschaften der Universität Heidelberg durchgeführt wurden, konnte nun der Zeitraum der frühen Einschläge besser eingegrenzt werden. "Damit das Material der einschlagenden Körper dem Mantel überhaupt einigermaßen homogen beigemischt werden kann, muss dieser heiß genug sein und sich konvektiv umwälzen", erklärt Neumann.

Visualisierung konvektiver Umwälzungen, die im Inneren von Vesta in der frühen Evolutionsphase des Asteroiden stattfanden.
Illustr.: Wladimir Neumann (Heidelberg)

"Unsere Modelle haben ergeben, dass dies nur für Einschläge innerhalb der kurzen Zeitspanne vor 4,56 bis etwa 4,50 Milliarden Jahren zutrifft." Bislang ging die Wissenschaft davon aus, dass die Hauptphase dieser Bombardierung erst viele hunderte Millionen Jahre später erfolgte – etwa zu einer Zeit, als sich auf dem Mond einige der großen Einschlagskrater bildeten.

Magmaozean und glühend heiße Atmosphäre

Zudem stammen die einschlagenden Körper offenbar nicht, wie bislang vermutet, aus dem heutigen Asteroidengürtel, sondern aus dem inneren Sonnensystem, in dem sich die terrestrischen Planeten gebildet haben. "Für unsere Erde unterstreicht dies nochmals die Bedeutung einer frühen heißen Phase mit einem Magmaozean, der durch große Einschläge fortlaufend erneuert wurde.

In dieser Zeit war die Atmosphäre über viele Millionen Jahre glühend heiß. Erst viel später konnten sich Wasserozeane bilden, indem der heiße Wasserdampf abkühlte und abregnete", erläutert Kai Wünnemann vom Museum für Naturkunde Berlin und der Freien Universität Berlin. (red, 9.10.2021)