De Aarde ontstond veel sneller dan gedacht

De voorloper van onze planeet, de proto-Aarde, is volgens nieuw onderzoek binnen een tijdperiode van 5 miljoen jaar ontstaan. Dat schrijven onderzoekers van het Centre for Star and Planet Formation (StarPlan) van de universiteit van Kopenhagen. Op een astronomische schaal is dat enorm snel.
Als je de geschatte leeftijd van ons zonnestelsel van 4,5 miljard jaar vergelijkt met een periode van 24 uur dan zegt dit nieuwe onderzoek dat de prot-Aarde in ongeveer 1,5 minuut is ontstaan.
De resultaten van het StarPlan-onderzoek breken met de traditionele theorie dat de proto-Aarde is ontstaan uit willekeurige botsingen tussen steeds grotere planetaire objecten (planetesimalen) die tientallen miljoenen jaren hebben geduurd. Op de 24 uurs tijdschaal zou het ontstaan van de proto-Aarde volgens de traditionele theorie 5 tot 15 minuten hebben geduurd.
De nieuwe resultaten ondersteunen een meer recentere, alternatieve theorie over het ontstaan van planeten door middel van het samenklonteren van kosmisch stof.
Deze theorie zegt dat we starten met stof. Objecten met de grootte van millimeters regenen neer op een steeds groter wordend object en maken zo in één keer een planeet. Deze implicatie over het snelle ontstaan van de Aarde is niet alleen interessant voor ons eigen zonnestelsel maar ook voor het ontstaan van planeten bij andere sterren.
De bulk samenstelling van ons zonnestelsel
De sleutel tot deze nieuwe bevindingen is afkomstig van nieuwe zeer nauwkeurige metingen van ijzerisotopen die tot nu toe wetenschappelijk zijn gepubliceerd.
Door het bestuderen van de isotopensamenstelling van ijzer in verschillende meteorieten hebben de onderzoekers ontdekt dat er slechts één type materiaal van meteorieten is met een samenstelling gelijk aan de Aarde. Dit zijn de zogenoemde Cl-chondrieten.
De onderzoekers beschrijven het stof in dit type meteoriet als de beste overeenkomst met de bulk samenstelling van ons zonnestelsel zelf. Het was stof als dit dat gecombineerd met gas deel uitmaakte van de circumstellaire schijf die rond onze groeiende jonge Zon draaide.
Dit proces duurde ongeveer 5 miljoen jaar en onze planeten ontstonden uit het materiaal van deze schijf. De onderzoekers vermoeden dat de ijzerkern van de proto-Aarde al tijdens dit proces is ontstaan waarbij er eerder aangetrokken ijzer uit de mantel werd verwijderd.
Twee verschillende ijzer samenstellingen
Andere meteorieten, bijvoorbeeld van Mars, vertellen ons dat in het begin de isotopen samenstelling van het materiaal dat voor de groeiende Aarde werd gebruikt anders was. Vermoedelijk veroorzaakt door de thermische verwerking van het stof dicht in de buurt van de jonge Zon.
Na de eerste honderdduizenden jaren was ons zonnestelsel ver genoeg afgekoeld zodat onbewerkt Cl-stof van verder weg in het zonnestelsel het accretiegebied van de proto-Aarde kon binnendringen.
Dit toegevoegde CI-stof overheerste de ijzersamenstelling in de aardmantel, wat alleen mogelijk is als het meeste van het vorige ijzer al in de kern was verwijderd. Dat is de reden waarom de kern vroeg moet zijn ontstaan, aldus de onderzoekers.
Als het ontstaan van de Aarde slechts een willekeurig proces was waarbij alleen maar objecten tegen elkaar werden gegooid dan zou men nooit in staat zijn om de ijzersamenstelling van de Aarde te vergelijken met slechts een type meteoriet. Je zou een mengsel krijgen, aldus de onderzoekers.
Meer planeten, meer water, mogelijk meer leven
Gebaseerd op het bewijs dat planeten ontstaan door het samenklonteren van kosmisch stof denken de onderzoekers dat dit proces zich ook op andere plekken in het heelal afspeelt. Dit betekent ook dat andere planeten veel sneller ontstaan dan alleen door botsingen tussen objecten in de ruimte.
Deze aanname wordt bevestigd door de duizenden exoplaneten die astronomen sinds de jaren ’90 hebben gevonden. We weten nu dat planeten overal in het heelal ontstaan en dat er generieke mechanismes zijn die werken en die leiden tot planeetsystemen. Astronomen begrijpen de mechanismes in ons eigen zonnestelsel en men gaat ervan uit dat dit vertaalbaar is naar andere planeetsystemen.
Als de theorie van de vroege planetaire accretie inderdaad klopt dan is water vermoedelijk gewoon een bijproduct van het ontstaan van een planeet als de Aarde. Hieruit volgt volgens de onderzoekers ook dat ingrediënten voor leven zoals wij dat kennen, vermoedelijk veel algemener voorkomt in het heelal.
Artikel: Iron isotope evidence for very rapid accretion and differentiation of the proto-Earth
Eerste publicatie: 23 februari 2020
Bron: SpaceDaily