Wie füllte sich die Erde mit Eisen, Sauerstoff und all den Bausteinen des Lebens? Alles begann mit einer Staubwolke, die unter ihrer eigenen Masse kollabierte – genau wie der Astronom James Jeans es voraussagte.
In diesem Auszug aus Rebel Star: Our Quest to Solve the Great Mysteries of the Sun (£ 16,99, Michael O'Mara Books) erklärt der Astronom Colin Stuart den atemberaubenden Prozess, der Gas- und Staubwolken in unser Sonnensystem verwandelte.
Wie unser Sonnensystem entstand
Heute herrscht unter Astronomen Konsens über die wesentlichen Schritte der Sonnenentstehung. Vor rund 4,6 Milliarden Jahren schwebte eine Gas- und Staubwolke mit einem Durchmesser von etwa 65 Lichtjahren (620 Billionen Kilometern) im All. Sie zog sich zusammen, bis sie den kritischen Punkt erreichte, den James Jeans beschrieben hatte: ein unaufhaltsamer Kollaps.
Beim weiteren Schrumpfen und schnelleren Rotieren zersplitterte die Wolke. Ein Fragment mit 3 Lichtjahren Durchmesser wurde zur Sonne und ihren Planeten. Es barg alle Elemente des heutigen Sonnensystems – nicht immer in finaler Form, doch die Atome für Saturnringe, Marsmonde, Tinte in Büchern, Blut in Schlachten, Bienen, Blumen, Vögel, Picassos Farben, Churchills Zigarren und Ihre eigenen Haare, Augen und Zähne.
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In nur 100.000 Jahren – einem Wimpernschlag in astronomischen Maßstäben – brach die Wolke vollständig zusammen und schrumpfte um das 2.000-Fache. Kollidierende Gasmoleküle erhöhten Temperatur und Druck.
Im Zentrum entstand die dichte, heiße Protosonne, vergleichbar mit einem Fötus. Ihr Komprimieren beschleunigte die Rotation, um den Drehimpuls zu erhalten. Zufallendes Material bildete eine protoplanetare Scheibe, die sich über das 1.000-Fache des heutigen Erden-Sonne-Abstands erstreckte.
Weitere 50 Millionen Jahre vergingen, bis die Protosonne zur strahlenden Sonne wurde. In ihrer "Wild-Child"-Phase – ähnlich menschlichen Teenagerjahren – war sie ein T-Tauri-Stern: doppelt so schnell rotierend, mit hoher Strahlung, riesigen Sonnenflecken, Winden und möglichen Jet-Strahlen aus den Polen, die den Drehimpuls auf die Scheibe übertrugen.
In der Scheibe verklumpte Material: Elektrostatik formte Staub zu Kies, Schwerkraft zu metergroßen Brocken, dann zu kilometerweiten Planetesimalen. Nahe der Sonne überlebten nur hitzebeständige Elemente wie Eisen und Nickel.
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Schwere Protowelten formten die terrestrischen Planeten mit Monden und Asteroiden. Äußerhalb kondensierten Eiskerne zu Gasriesen. 2019 entdeckte Ko Arimatsu vom National Astronomical Observatory of Japan ein intaktes Planetesimal jenseits Neptuns.
Verbliebene Eiskörper wurden zu Kometen. Junge Sonnenwinde räumten Gas und Staub weg, blockierten sogar benachbarte Sternentstehungen – 2019 im Orionnebel beobachtet.
Planeten sortierten sich, schleuderten Protoplaneten heraus. Vor 100 Millionen Jahren traf die Erde einen Mars-großen Körper; Trümmer bildeten den Mond.
Warum kollabierte die Wolke?
Meteoriten aus uralten Planetesimalen liefern Antworten. Als Zeitkapseln bergen sie 4,6 Milliarden Jahre altes Material und Spuren kurzlebiger Isotope wie Eisen-60, das zu Nickel-60 zerfällt (Halbwertszeit 2,6 Millionen Jahre).
2017 fand das Carnegie-Team in kohlenstoffreichen Chondriten Nickel-60, das auf Eisen-60 aus nahen Supernovae hinweist. Diese Explosionen massiver Sterne könnten die Wolke komprimiert haben.
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Supernova-Schocks könnten vor oder nach Sonnenbildung die Jeans-Instabilität ausgelöst haben. So recycelt das Universum: Gestarnsäure zu Planeten und Leben. Ohne Supernovae kein Kohlenstoff, Sauerstoff oder Eisen – wie Carl Sagan sagte: "Wir sind aus Sternenstaub gemacht."