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So könnte unser Sonnensystem bei der Geburt ausgesehen haben: Der junge Stern sendet Strahlung und Materie in Form von Jets aus. Das Hubble-Bild zeigt das Objekt HH 24 in einer Sternentstehungsregion im Orion.

Nasa/Esa/ETH Zürich

(sda-ats)

Vor gut 4,5 Milliarden Jahren durchlief die Sonne eine aktive Phase. Dabei strahlte sie viel stärker als heute, wie Forschende aus neuen Messungen mit einem höchst sensiblen Massenspektrometer der ETH Zürich schliessen.

Die Wissenschaftler der ETH Zürich und der Universität Chicago untersuchten Material eines grossen Meteorits. Dieser Murchison-Meteorit wird in der Forschung aufgrund seiner grossen Masse und ursprünglichen Zusammensetzung oft als Standardprobe verwendet, wie aus einer Mitteilung der ETH vom Dienstag hervorgeht. Er enthält unter anderem Einschlüsse, die reich an Kalzium und Aluminium sind und aus der Urzeit des Sonnensystems stammen.

Diese Einschlüsse sind die ersten Minerale, die vor gut 4,5 Milliarden Jahren aus dem solaren Nebel kondensierten. Sie formierten sich nahe der Sonne aus 2000 Grad heissem Gasgemisch, das sich abkühlte. Innerhalb weniger Millionen Jahre gelangten sie in äussere Regionen des Sonnensystems, wo sie in Asteroiden eingebaut wurden.

Die Forschenden untersuchten zwei verschiedene Klassen von Einschlüssen und massen deren Gehalt an Helium und Neon. Von diesen Edelgasen gibt es verschiedene sogenannte Isotope - Atome mit gleichen chemischen Eigenschaften, aber leicht unterschiedlichen Massen. Da Helium-3 und Neon-21 entstehen, wenn Einschlüsse kosmischer Strahlung ausgesetzt sind, erlaubt deren Analyse Rückschlüsse auf die Bestrahlung, der die Minerale im Weltraum ausgesetzt waren.

Beweis für stärkere Strahlung

"Vom Murchison-Meteorit wissen wir, dass dieser rund 1,5 Millionen Jahre im All unterwegs war, bevor er 1969 in Australien auf die Erde stürzte", erklärt Henner Busemann, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Departement Erdwissenschaften der ETH, laut Mitteilung. Auch eine der beiden untersuchten Klassen wies das gleiche Bestrahlungsalter auf.

Die andere zeigte allerdings deutlich höhere Werte von Helium-3 und Neon-21. "Diese Klasse hat also nach ihrer Bildung und vor dem Einbau in den Mutterasteroiden von Murchison eine zusätzliche Bestrahlung bekommen", so der ETH-Forscher.

Dafür gibt es nur eine Erklärung: Die Sonnenstrahlung, die auch aus Teilchen besteht, muss bei der Entstehung dieser Minerale mindestens rund 50 mal stärker gewesen sein als später, als die andere Klasse der Einschlüsse und das restliche Material des Murchison-Mutterkörpers kondensierten.

"Dass die junge Sonne eine solch aktive Phase durchlief, wurde zwar schon aufgrund anderer früherer Messungen von Meteoritenmaterial vermutet, doch erst jetzt haben wir einen stichhaltigen Beweis dafür", zeigte sich Busemann erfreut. Ähnlich aktive Phasen kann man heute bei jungen, sonnenähnlichen Sternen beobachten, die verstärkt Röntgen- und Teilchenstrahlung in Form von Jets aussenden. Über ihre Befunde berichteten die Forschenden im Fachjournal "Nature Astronomy".

Alt aber empfindlich

Möglich machte die genaue Messung ein am Institut für Geochemie und Petrologie der ETH Zürich vor 20 Jahren gebautes Instrument. Die Geophysikerin und Erstautorin der Studie Levke Kööp von der Universität Chicago reiste deswegen extra nach Zürich: "Denn meine Proben, die aus der frühesten Geschichte des Sonnensystems stammen, sind sehr klein, und deswegen waren kleine Edelgasmengen zu erwarten."

Das Zürcher Massenspektrometer, von den Forschern "Tom Dooley" genannt, ist weltweit nach wie vor das einzige Instrument, das solch geringe Konzentrationen bestimmter Edelgase nachweisen kann. Bei Helium- und Neonmessungen ist es um einen Faktor 100 empfindlicher als kommerzielle Geräte.

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SDA-ATS