Naturphänomene: Die Entstehung der Erde
Ein altes und zugleich das gängigste Erklärungsmodell für die Planetenentstehung ist das der "gravitativen Akkumulation von Materieteilchen". Es wird in den meisten Lehrbüchern vorgestellt und weist einige unerklärliche Phänomene auf. Zudem hätte die Planetenentstehung nach diesem Modell mehr als 100 Millionen Jahre in Anspruch genommen. Das ist sehr viel länger als der Zeitraum, in dem protoplanetare Gaswolken um junge Sterne tatsächlich existieren, denn diese scheinen sich bereits nach 5 bis 7 Millionen Jahren zu verflüchtigen; die Materie der Wolken wird von den Solarwinden ins All geblasen.
Das neue Modell der "Scheibeninstabilität" versucht zu erklären, wie Planeten in relativ kurzer Zeit entstehen können. Es basiert im Ansatz auf dem alten Modell, weshalb wir es an dieser Stelle genauer diskutieren.
Das alte Modell der "gravitativen Akkumulation von Materieteilchen" geht von der Annahme aus, dass die Sonne nach ihrer Geburt von einer Materiewolke umkreist wurde. In drei Phasen verdichtete sich die Materie zu den Planeten unseres Sonnensystems.
In der ersten Phase "verklebten" die Materieteilchen zu staubgroßen Partikeln. Astrophysiker vermuten elektromagnetische Kräfte der jungen Sonne als eine der treibenden Kräfte bei dieser Akkretion der Moleküle.
In einer zweiten Phase bildeten sich Körper von bis zu zehn Kilometern Durchmesser. Jetzt wirkte bereits die gegenseitige Anziehungskraft der Teilchen und Körper. Immer mehr Teilchen stießen in der Wolke miteinander zusammen und "verschmolzen" zu größeren Brocken. Ob sie dabei tatsächlich heiß wurden und zu glühen begannen, ist umstritten. Wahrscheinlich entstand aufgrund der Reibung Hitze, jedoch nicht genug, um die Körper zu schmelzen. Sie waren vermutlich sehr porös, und eine Vielzahl der Zusammenstöße verlief nicht plastisch.
100 Millionen Jahre soll die dritte Phase der Planetenbildung gedauert haben. Aus den in der vorangegangenen Phase entstandenen Körpern bildeten sich so genannte Planetesimale, kleine Planetenembryos, die im Lauf der fortdauernden Kollisionen immer größer wurden, bis die heute bekannten acht Planeten*, 16 Zwergplaneten und 165 Monde des Sonnensystems geboren waren. Große Körper zogen dabei stets die kleineren an, die wie Meteoriten auf ihnen einschlugen. Das Resultat waren im Falle der Erde und der drei erdähnlichen Planeten Merkur, Venus und Mars zunächst kalte Gesteinsbrocken ohne Atmosphäre, die sich im Laufe der Zeit unabhängig voneinander weiterentwickelten. Die äußeren Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, die außerhalb der Frostgrenze entstanden, erhielten ihre mächtigen Gashüllen schon während der Phase der eigentlichen Planetenentstehung.
Das neue Modell der Scheibeninstabilität verfeinert nun das alte Modell. Ging man bisher von einer diffusen Materiewolke aus, so rotiert diese nun scheibenförmig um die Sonne und ist in Ringe unterteilt. In den Ringen der protoplanetaren Wolke bildeten sich Wirbel, in denen sich die Materie viel schneller zusammenklumpen konnte, als bisher angenommen wurde.
*Dem neunten, äußersten Planeten Pluto wurde im Jahr 2006 der Planeten-Status aberkannt; er wurde als Zwergplanet eingestuft.
