Entstehung des Sonnensystems

Die Geschichte

Eine Wolke beginnt sich zu drehen

Vor etwa 4,6 Milliarden Jahren gab es an einer Stelle der Milchstraßenscheibe eine große, kalte Wolke aus Gas und Staub. Sie bestand vor allem aus Wasserstoff und Helium, enthielt aber auch Spuren der schweren Elemente, die zuvor gestorbene Sterne erzeugt hatten. Aus irgendeinem Grund, vielleicht weil ein benachbarter Stern explodiert war und einen Stoß gegeben hatte, oder weil sich die Wolke einfach verdichtet hatte, begann ein Teil von ihr, in sich zusammenzufallen. Wieder einmal war die Schwerkraft die Hauptdarstellerin.

Je mehr sich die Wolke zusammenzog, desto schneller drehte sie sich, wie eine Eiskunstläuferin, die die Arme anlegt. Eine drehende Wolke sammelt sich nicht zu einer Kugel: Sie flacht zu einer Scheibe ab, mit einer Verdickung in der Mitte. Die Wissenschaftler nennen sie „Sonnennebel“. Die Idee, dass das Sonnensystem so entstanden ist, ist alt: Schon der Philosoph Immanuel Kant schlug sie 1755 vor, und der französische Mathematiker Pierre-Simon Laplace griff sie 1796 wieder auf.

Die Sonne in der Mitte

Fast die ganze Masse der Wolke, mehr als 99 Prozent, rutschte zur Mitte und bildete die Sonne. Durch das Gewicht wurde die Mitte immer heißer, bis die Temperatur so hoch war, dass die Verschmelzung von Wasserstoff begann. Von da an war die Sonne ein richtiger Stern. Heute hat sie die Hälfte ihres Lebens hinter sich: In etwa fünf Milliarden Jahren wird sie den Wasserstoff in ihrem Kern aufgebraucht haben und zu einem Roten Riesen werden.

Um die Sonne blieb eine Scheibe aus Gas und Staub. In der Scheibe stießen die Körnchen zusammen und klebten aneinander und wurden zu Kieseln, dann zu Steinen, dann zu bergegroßen Körpern, den Planetesimalen. Die größeren Planetesimale zogen mit ihrer Schwerkraft die anderen an und wuchsen immer weiter. Die Riesenplaneten bildeten sich in wenigen Millionen Jahren, was für die Astronomie sehr wenig ist; die Gesteinsplaneten brauchten einige Dutzend Millionen Jahre.

Gesteinsplaneten und Riesenplaneten

Nahe der Sonne war es zu heiß, als dass Eis fest bleiben konnte. Dort entstanden deshalb kleine Gesteinsplaneten: Merkur, Venus, Erde und Mars. Weiter weg, jenseits einer Entfernung, die „Schneegrenze“ heißt, war das Wasser gefroren, und es gab viel mehr festes Material. Dort wuchsen die Planeten so stark, dass sie große Mengen Wasserstoff und Helium einfingen: Es entstanden Jupiter und Saturn, Gasriesen, und noch weiter weg Uranus und Neptun, Eisriesen.

Nicht das ganze Material wurde zu einem Planeten. Zwischen Mars und Jupiter blieben sehr viele Bruchstücke, die den Asteroidengürtel bilden: Jupiter hinderte sie mit seiner Schwerkraft daran, sich zu einem Planeten zu vereinen. Jenseits von Neptun liegt der Kuipergürtel mit Pluto und vielen Eiskörpern, und noch viel weiter außen vermutet man eine Wolke aus Kometen, die Oortsche Wolke. Die Kometen sind die gefrorenen Reste dieses Materials.

Woher wissen wir das?

Niemand war natürlich dabei, aber es gibt viele Beweise. Die ältesten Meteoriten, Gesteinsstücke, die aus dem Asteroidengürtel auf die Erde gefallen sind, haben ein Alter, das man mit radioaktiven Atomen misst: Die ältesten Körnchen in einigen von ihnen sind 4,567 Milliarden Jahre alt und gelten als die ersten festen Stoffe des Sonnensystems. Außerdem kreisen alle Planeten in derselben Richtung und fast in derselben Ebene um die Sonne, als wären sie aus einer einzigen Scheibe entstanden.

Heute können Teleskope wie ALMA in Chile Staubscheiben um junge Sterne sehen, die wie im Bau befindliche Sonnensysteme aussehen. Die ringförmige Gestalt mancher Scheiben zeigt, dass sich in ihnen schon Planeten bilden. Inzwischen haben Satelliten Tausende Planeten um andere Sterne entdeckt, die Exoplaneten, und viele Systeme sind ganz anders als unseres. Das hat gezeigt, dass die Geschichte des Sonnensystems nicht die einzig mögliche ist, und die Wissenschaftler gezwungen, die Einzelheiten des Modells zu überprüfen.