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SONNENSYSTEM
Inkubationszeit von 30 Millionen Jahren
Redaktion / Pressemitteilung der Technischen Universität Dresden
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14. August 2014

30 Millionen Jahre hat es gedauert, bis in der Wolke aus Gas und Staub, aus der sich unsere Sonne und die Planeten bilden sollten, tatsächlich die Entstehungsprozesse einsetzten. Das ergab nun eine detaillierte Analyse von in Meteoriten gefundenen radioaktiven Stoffen. Mit ihrer Entdeckung hoffen die Forscher auch ein jahrzehntelanges Rätsel gelöst zu haben.

Sonnensystem

Unser Sonnensystem: Inkubationszeit vor der Entstehung von rund 30 Millionen Jahren. Bild: NASA / JPL

Wie entstanden die Sonne und das Planetensystem? Diese Frage beschäftigt nicht nur Forscher auf der ganzen Welt seit Jahrzehnten. Bisher weiß man, dass die Sonne vor ungefähr 4,6 Milliarden Jahren aus einer gigantischen interstellaren Wolke, der sogenannten Sonnensystem-Materie, aus Gasen, wie zum Beispiel Helium und Wasserstoff, und "Staub" aus Eispartikeln und schweren Elementen, wie Eisen, Gold, Silber, Blei und Platin, entstand.

Auch der bisherige und zukünftige Lebenslauf der Sonne kann mit Hilfe der Gesetze der Physik und dem Wissen aus kernphysikalischen Prozessen am Computer simuliert werden. Ein wichtiges Werkzeug bei der Erforschung der Sonnenentstehung ist die Radioaktivität, durch die kosmische Zeiten sehr genau gemessen werden können. Das Verfahren ähnelt der Radiokarbon-Datierung in der Archäologie.

Wichtig für eine Datierung ist es, radioaktive Isotope zu finden, deren Halbwertszeit in etwa gleich der zu untersuchenden Zeiträume ist. So konnte bisher bereits das Alter der Erde, die Entwicklung unseres Sonnensystems und das Alter diverser sehr alter Sterne unserer Galaxie bestimmt werden.

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Die Wissenschaftler um Prof. Kai Zuber von der Technischen Universität Dresden nutzen das Wissen um den Zerfall von radioaktiven Atomkernen, um genau zu bestimmen, wann die letzten schweren Elemente, wie zum Beispiel Gold, Silber, Platin, Blei und Seltenerd-Elemente, von Sternen an die präsolare Materie abgegeben wurden.

"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", erläutert Zuber. "Wir verwendeten die Daten über schwere radioaktive Kerne, wie zum Beispiel Hafnium, aus Meteoriten, um diesen Zeitpunkt genau zu bestimmen."

Das Seltenerd-Element Hafnium, das in geringer Konzentration in der kontinentalen Erdkruste zu finden ist, spielt eine wichtige Rolle bei der Datierung des Zeitraums vor der Geburt des Sonnensystems. Hafnium kommt auch in Meteoriten vor, die aus dieser Zeit der Entstehung des Sonnensystems stammen. In diesen Meteoriten befindet sich ein radioaktives Isotop, das 182Hafnium.

"Durch unsere Arbeiten - basierend auf neuen kernphysikalischen Daten und gepaart mit modernen Computersimulationen zur Entwicklung von Sternen - konnten wir zeigen, dass radioaktives Hafnium während der präsolaren Phase anders entstanden ist, als man bisher angenommen hat. So können wir damit auch die zeitlichen Abläufe besser einordnen", erklärt Zuber.

Damit werde eine über Jahrzehnte alte Unstimmigkeit in der Datierung beseitigt. Man wisse nun, so Zuber, dass es nach der letzten Zugabe von schweren Elementen zur Sonnensystem-Materie eine Art Inkubationszeit gab. "Aus unseren neuen Berechnungen geht hervor, dass diese Phase nicht länger als 30 Millionen Jahre gedauert haben kann", so der Wissenschaftler, dessen Arbeit ein wichtiger Beitrag für das Gelingen des Gesamtprojektes war. Schon etwa 30 Millionen Jahre vor der Entstehung von Sonne und Planeten war die Sternentstehungsregion, aus der die Sonne entstehen sollte, damit von seiner Umgebung praktisch "entkoppelt". 

Ein weiteres Ziel des Forschungsteams ist, andere schwere radioaktive Kerne zu suchen, um ein noch detaillierteres Verständnis für die Vorgeschichte des Sonnensystems zu erhalten und damit die Genauigkeit und Präzision der Zeitabläufe zu verbessern.

Über ihre Ergebnisse berichtete das Forscherteam unlängst in der Wissenschaftszeitschrift Science.

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siehe auch
Meteoriten: Alter des Sonnensystems wird neu berechnet - 4. Januar 2010
Meteoriten: Die ältesten Gesteine im Sonnensystem - 9. Februar 2006
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Technische Universität Dresden
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