Die Geburt der Erde

Die Entstehung und Entwicklung des Planeten Erde ist eine wissenschaftliche Krimi-Geschichte, die Astronomen und Planetenwissenschaftlern viel Forschungsarbeit abverlangt hat. Das Verständnis des Entstehungsprozesses unserer Welt gibt nicht nur neue Einblicke in ihre Struktur und Entstehung, sondern eröffnet auch neue Einblicke in die Entstehung von Planeten um andere Sterne. 

Die Geschichte beginnt lange bevor die Erde existiert

Die Erde war am Anfang des Universums nicht in der Nähe. Tatsächlich gab es sehr wenig von dem, was wir heute im Kosmos sehen, als sich das Universum vor ungefähr 13,8 Milliarden Jahren formierte. Um jedoch zur Erde zu gelangen, ist es wichtig, am Anfang zu beginnen, als das Universum noch jung war.

Alles begann mit nur zwei Elementen: Wasserstoff und Helium und einer kleinen Spur Lithium. Die ersten Sterne entstanden aus dem vorhandenen Wasserstoff. Sobald dieser Prozess begann, wurden Generationen von Sternen in Gaswolken geboren. Als sie älter wurden, bildeten diese Sterne schwerere Elemente in ihren Kernen, wie Sauerstoff, Silizium, Eisen und andere. Als die ersten Generationen von Sternen starben, zerstreuten sie diese Elemente in den Weltraum, der die nächste Generation von Sternen hervorbrachte. Um einige dieser Sterne bildeten die schwereren Elemente Planeten.

Die Geburt des Sonnensystems erhält einen Kick-Start

Vor ungefähr fünf Milliarden Jahren passierte an einem ganz normalen Ort in der Galaxis etwas. Es könnte eine Supernovaexplosion gewesen sein, die einen Großteil der Trümmer seiner schweren Elemente in eine nahegelegene Wolke aus Wasserstoffgas und interstellarem Staub gedrückt hat. Oder es hätte die Wirkung eines vorbeiziehenden Sterns sein können, der die Wolke zu einer wirbelnden Mischung aufwirbelt. Was auch immer der Kick-Start war, er brachte die Wolke in Aktion, was schließlich zur Geburt des Sonnensystems führte. Die Mischung wurde heiß und verdichtete sich unter der eigenen Schwerkraft. In seiner Mitte bildete sich ein protostellares Objekt. Es war jung, heiß und leuchtend, aber noch kein voller Stern. Um ihn herum wirbelte eine Scheibe aus demselben Material, die immer heißer wurde, als Schwerkraft und Bewegung den Staub und die Steine ​​der Wolke zusammenpressten.

Der heiße junge Protostar "schaltete sich schließlich ein" und begann, Wasserstoff in seinem Kern mit Helium zu verschmelzen. Die Sonne wurde geboren. Die wirbelnde heiße Scheibe war die Wiege, in der sich die Erde und ihre Schwesterplaneten bildeten. Es war nicht das erste Mal, dass ein solches Planetensystem gebildet wurde. Tatsächlich können Astronomen beobachten, wie genau dies an einem anderen Ort im Universum geschieht.

Während die Sonne an Größe und Energie zunahm und anfing, ihre Kernbrände zu entzünden, kühlte sich die heiße Scheibe langsam ab. Das hat Millionen von Jahren gedauert. Während dieser Zeit begannen die Bestandteile der Scheibe zu kleinen staubgroßen Körnern auszufrieren. Eisenmetall und Verbindungen von Silizium, Magnesium, Aluminium und Sauerstoff kamen in dieser feurigen Umgebung zuerst heraus. Teile davon sind in Chondrit-Meteoriten aufbewahrt, bei denen es sich um antike Materialien aus dem Sonnennebel handelt. Langsam setzten sich diese Körner zusammen und sammelten sich zu Klumpen, dann zu Brocken, dann zu Felsblöcken und schließlich zu Körpern, die Planetesimalen genannt wurden und groß genug waren, um ihre eigene Schwerkraft auszuüben. 

Erde wird in feurigen Kollisionen geboren

Mit der Zeit kollidierten Planetesimale mit anderen Körpern und wurden größer. Dabei war die Energie jeder Kollision enorm. Bis sie eine Größe von ungefähr hundert Kilometern erreichten, waren planetesimale Kollisionen energiereich genug, um einen Großteil des betroffenen Materials zu schmelzen und zu verdampfen. Die Steine, Eisen und anderen Metalle in diesen kollidierenden Welten sortierten sich in Schichten. Das dichte Eisen setzte sich in der Mitte ab und der leichtere Stein trennte sich in einem Mantel um das Eisen, in einer Miniatur der Erde und der anderen heutigen inneren Planeten. Planetenwissenschaftler nennen diesen Einschwingvorgang Unterscheidung. Es geschah nicht nur mit Planeten, sondern auch innerhalb der größeren Monde unddie größten Asteroiden. Die Eisenmeteoriten, die von Zeit zu Zeit auf die Erde stürzen, stammen aus Kollisionen zwischen diesen Asteroiden in der fernen Vergangenheit. 

Irgendwann in dieser Zeit entzündete sich die Sonne. Obwohl die Sonne nur etwa zwei Drittel so hell war wie heute, war der Zündvorgang (die sogenannte T-Tauri-Phase) energiereich genug, um den größten Teil des gasförmigen Teils der protoplanetaren Scheibe wegzublasen. Die Brocken, Felsbrocken und Planetesimale, die zurückblieben, sammelten sich weiterhin zu einer Handvoll großer, stabiler Körper in weit auseinander liegenden Umlaufbahnen. Die Erde war die dritte davon und zählte von der Sonne nach außen. Der Prozess der Anhäufung und Kollision war gewalttätig und spektakulär, da die kleineren Stücke riesige Krater auf den größeren hinterließen. Studien der anderen Planeten zeigen diese Auswirkungen und es gibt starke Beweise dafür, dass sie zu katastrophalen Bedingungen auf der Säuglingserde beigetragen haben. 

Zu einem frühen Zeitpunkt in diesem Prozess traf eine sehr große Planetesimalzahl die Erde außermittig und sprühte einen Großteil des felsigen Mantels der jungen Erde in den Weltraum. Der Planet hat nach einiger Zeit das meiste davon zurückbekommen, aber ein Teil davon hat sich in einer zweiten planetesimalen kreisenden Erde angesammelt. Es wird angenommen, dass diese Reste Teil der Entstehungsgeschichte des Mondes waren.

Vulkane, Berge, tektonische Platten und eine sich entwickelnde Erde

Die ältesten überlebenden Gesteine ​​der Erde wurden etwa fünfhundert Millionen Jahre nach der Entstehung des Planeten niedergelegt. Es und andere Planeten litten unter dem sogenannten "späten schweren Bombardement" der letzten verirrten Planetesimalen vor etwa vier Milliarden Jahren. Die uralten Gesteine ​​wurden nach der Uran-Blei-Methode datiert und scheinen etwa 4,03 Milliarden Jahre alt zu sein. Ihr Mineralgehalt und ihre eingebetteten Gase zeigen, dass es zu jener Zeit auf der Erde Vulkane, Kontinente, Gebirgszüge, Ozeane und Krustenplatten gab.

Einige etwas jüngere Gesteine ​​(etwa 3,8 Milliarden Jahre alt) zeigen verlockende Beweise für das Leben auf dem jungen Planeten. Während die folgenden Äonen voller seltsamer Geschichten und weitreichender Veränderungen waren, war die Struktur der Erde zu dem Zeitpunkt, als das erste Leben erschien, gut geformt und nur ihre ursprüngliche Atmosphäre wurde durch den Beginn des Lebens verändert. Die Voraussetzungen für die Bildung und Ausbreitung winziger Mikroben auf dem Planeten waren geschaffen. Ihre Entwicklung führte letztendlich dazu, dass die moderne Welt immer noch voller Berge, Ozeane und Vulkane ist, die wir heute kennen. Es ist eine Welt, die sich ständig verändert, mit Regionen, in denen Kontinente auseinander ziehen, und anderen Orten, an denen neues Land entsteht. Diese Handlungen betreffen nicht nur den Planeten, sondern das Leben auf ihm.

Der Beweis für die Entstehungs- und Evolutionsgeschichte der Erde ist das Ergebnis von Patientendaten, die von Meteoriten gesammelt wurden, und von Untersuchungen der Geologie der anderen Planeten. Es stammt auch aus Analysen sehr großer Mengen geochemischer Daten, astronomischen Studien planetbildender Regionen um andere Sterne und jahrzehntelangen ernsthaften Diskussionen zwischen Astronomen, Geologen, Planetenforschern, Chemikern und Biologen. Die Geschichte der Erde ist eine der faszinierendsten und komplexesten wissenschaftlichen Geschichten, die es zu belegen und zu verstehen gilt. 

Aktualisiert und neu geschrieben von Carolyn Collins Petersen.