Das kam unerwartet: Forscher haben Teile der Proto-Erde entdeckt

Wissenschaftler des MIT und internationaler Forschungs­ein­rich­tungen haben extrem seltene Überreste der sogenannten "Proto-Erde" identifiziert, wie sie vor etwa 4,5 Milliarden Jahren entstanden ist. Ein Zwischenfall sorgte später für eine große Umgestaltung.

Vor dem Giant Impact

Die Überreste der Proto-Erde entsprechen der ursprünglichen Zusammensetzung unseres Planeten aus der Staubscheibe, die nach der Entstehung der Sonne in ihrer Umgebung übrig blieb. Dies war lange bevor ein gigantischer Einschlag die junge Erde noch einmal grundlegend veränderte. Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Nature Geoscience, liefern neue Hinweise auf die ursprünglichen Bausteine, aus denen sich die Erde und das frühe Sonnensystem formten.

Vor Milliarden von Jahren war das frühe Sonnensystem ein rotierender Staub- und Gasnebel. Aus diesen Materialien bildeten sich zunächst kleine Meteoriten, die schließlich zur Proto-Erde und ihren benachbarten Planeten verschmolzen. In dieser Phase war die Erde vermutlich ein glühender, von Lava durchzogener Gesteinsplanet.

Weniger als 100 Millionen Jahre später prallte ein marsgroßer Himmelskörper auf die junge Erde. Dieses Event kennt man als "Giant Impact". Diese Kollision schmolz das Innere des Planeten und veränderte seine chemische Zusammensetzung grundlegend. Die Annahme bisher: Die ursprünglichen Materialien der Proto-Erde seien dadurch völlig zerstört worden.


Die aktuelle Studie des MIT-Teams deutet nun auf das Gegenteil hin. In sehr alten Gesteinsproben entdeckten die Forschenden eine ungewöhnliche chemische Signatur: ein kleines Ungleichgewicht der Kaliumisotope, das sich von allen bisher bekannten Materialien der Erde unterscheidet.

Nach umfangreichen Analysen schlossen die Wissenschaftler aus, dass diese Anomalie durch spätere Einschläge oder geologische Prozesse entstanden sein könnte. Die plausibelste Erklärung: Die Proben enthalten noch Originalmaterial der Proto-Erde, das die katastrophalen Veränderungen überdauert hat.

Enttarnt durch Kalium-40

"Das ist möglicherweise der erste direkte Beweis dafür, dass Materialien der Proto-Erde erhalten geblieben sind", erklärt Nicole Nie, Assistenzprofessorin am MIT. "Wir sehen einen Teil der sehr frühen Erde, lange vor dem gewaltigen Einschlag - ein bemerkenswerter Fund."

Die Forscher untersuchten Gesteinsproben aus Grönland, Kanada und Hawaii, darunter auch vulkanische Lava, die Material aus der tiefen Erdkruste an die Oberfläche transportierte. Mithilfe von Massenspektrometrie identifizierten sie einen besonders geringen Anteil des Isotops Kalium-40. Dieses Defizit entspricht nicht den bekannten Meteoriten und deutet auf die ursprüngliche Zusammensetzung der Proto-Erde hin.

Die Analysen legen nahe, dass die bisher gesammelten Meteoritenproben kein vollständiges Bild der Bausteine der Erde liefern. "Unsere Ergebnisse zeigen, dass wir noch viel über die Entstehung unseres Planeten lernen können", so Nie. Die Arbeit wurde unter anderem von NASA und MIT unterstützt.


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