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CODAG 
Keimzelle der Erde wuchs schneller als gedacht
von Stefan Deiters
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2. August 2000

Nach der Auswertung von dreieinhalb Gigabyte Daten ist für die Astrophysiker der Universität Jena die Sache klar: Die Geburt der Erde verlief deutlich schneller als man bisher angenommen hatte. Darauf deuten zumindest die Ergebnisse eines Experimentes hin, das im Herbst 1998 an Bord der Raumfähre Discovery gemacht wurde. 

Das Experiment namens CODAG (für Cosmic Dust Aggregation), das Ende Oktober 1998 per Shuttle ins All befördert wurde, ist quasi eine Reise in die Vergangenheit: In einer zwei Liter großen Experimentierkammer versuchte das Team um Dr. Jürgen Blum von der Universität Jena jene Vorgänge zu wiederholen, die sich vor mehr als viereinhalb Milliarden Jahren in unserem Sonnensystem abgespielt haben müssen. Um unsere gerade entstehende Sonne herum rotierte damals eine Scheibe aus sich allmählich verdichtenden Gasen. Am Rand dieses Gebildes, im sogenannten solaren Nebel, kondensierten winzige Staubkörnchen aus. Trafen diese aufeinander, verklumpten sie zu "Planetenkeimen" aus denen dann allmählich immer größere Materiebrocken mit eigenen Gravitationskräften wurden und Millionen Jahre später die Planeten.

"Nach rund zehn Millionen Jahren hatte sich unsere Sonne im Zentrum dieser Planetenscheibe so weit verdichtet, dass die Startenergie für den solaren Reaktor, der Wasserstoffatome zu Helium verschmilzt, ausreichte", erläutert Blum. "Dabei entsteht eine Druckwelle und intensive kurzwellige UV-Strahlung, die die umgebende Gasscheibe samt aller kleinen Partikel mit weniger als einem Kilometer Durchmesser aus dem solaren Nebel ins Weltall schleudert." Das bedeutet, dass nur aus den relativ massiven Brocken in der Umgebung der Sonne sich die künftigen Planeten und Monde des Systems bilden konnten.

Dieses Szenario hatte bisher allerdings einen Schönheitsfehler: Die Wissenschaftler konnten sich nicht erklären, wie die für galaktische Verhältnisse sehr kurze Zeit ausreichte, um aus den freischwebenden Staubpartikeln so große Körper wachsen zu lassen. Auch theoretischen Berechnungen und eine Simulation auf der Erde zeigten nur ein recht gemächliches Wachstum der Partikel. "An Bord der Discovery, also unter Schwerelosigkeit, konnten wir aber nachvollziehen, dass das Volumen der zusammenklumpenden Partikel wesentlich schneller anwächst", so Blum. Außerdem konnten die Wissenschaftler beobachten, dass dieser Prozess mit der Zeit immer schneller wird. Offensichtlich spielt dabei die Rotation der Partikel eine wichtigere Rolle, als bislang angenommen wurde. "Es entstehen aus den Staubkörnchen kettenförmige Gebilde, die ihrerseits wiederum andere frei schwebende Partikeleinfangen."

Beobachtet haben die Astrophysiker die Vorgänge an Bord des Space Shuttles mit Hilfe einer Mikroskopkamera im Inneren der Versuchskammer. "Bei unserem Experiment verlief die planetare Geburtsminute allerdings rund eine Million mal schneller, weil wir eine wesentlich höhere Partikelkonzentration in das dünne Gas der Apparatur eingebracht haben", ergänzt Blum. "Sonst wäre die Discovery nicht lang genug unterwegs gewesen, um einen hinreichend langen Wachstumsprozess in der Versuchskammer abzuwarten." 

Den Jenaer Forschern ging es bei dem Experiment ohnehin nur ums Prinzip.
Mit diesen - unerwarteten - Ergebnissen haben sich für sie die fünf Jahre Arbeit gelohnt, um den Versuchsaufbau zu konstruieren, die 90 Kilo schwere Apparatur zu bauen und all die Antragshürden der interkontinentalen Weltraumbürokratie zu überwinden. Das gelang oft nur durch die Unterstützung von Kollegen aus anderen Instituten. Das gesamte Experiment kostete am Ende rund vier Millionen Mark. Die NASA erhielt davon den geringsten Teil: Die amerikanische Weltraumbehörde transportierte den Jenaer Behälter mit dem selbständig ablaufenden Experiment als Ballast deklariert für nur 27.000 Dollar. 

siehe auch

Ein wenig Planet zum Vatertag - 4. Mai 1999
Keime im Weltall - 1. Februar 1999

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