Magmaozeane im Labor: Einblicke in die frühe Planetenentwicklung

GÖTTINGEN / LONDON (IT BOLTWISE) – Eine neue Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung untersucht die Entstehung von Magmaozeanen und frühen Atmosphären. Ziel ist es, zu verstehen, warum die Erde lebensfreundliche Bedingungen entwickelte, während andere Planeten dies nicht taten. Die Forschenden nutzen Laborexperimente, um die Bedingungen der frühen Planetenentwicklung nachzubilden.

In den frühen Tagen unseres Sonnensystems waren die inneren Planeten von riesigen Magmaozeanen bedeckt. Diese glühend heißen Meere entstanden durch den Zerfall radioaktiver Elemente und gewaltige Einschläge, die das Gestein schmolzen. Aus diesen Gesteinsschmelzen entwichen Gase, die die ersten Atmosphären bildeten. Heute vermutet man, dass ähnliche Bedingungen auf jungen Exoplaneten außerhalb unseres Sonnensystems existieren.

Die Forschungsgruppe ELMO (Experimental Laboratory Magma Ocean) am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung unter der Leitung von Dr. Christian Renggli widmet sich der Untersuchung dieser frühen Entwicklungsphase von Planeten. Unterstützt durch einen ERC Starting Grant in Höhe von 1,5 Millionen Euro, zielt das Projekt darauf ab, die Frage zu klären, warum die Erde nach ihrem Erkalten lebensfreundliche Bedingungen entwickelte, während andere Planeten dies nicht taten.

Da direkte Untersuchungen von Magmaozeanen und ihren Atmosphären nicht möglich sind, greifen die Forschenden auf Laborexperimente zurück. Im Labor werden winzige Mengen Gesteinsschmelze verwendet, um planetare Magmaozeane nachzubilden. Diese künstlichen Magmen bestehen hauptsächlich aus Silikatgesteinen, die den Hauptteil der Kruste und des Mantels der inneren Planeten unseres Sonnensystems ausmachen. Durch gezielte Zugabe von Wasser und Schwefel wird das Gestein auf bis zu 2000 Grad Celsius erhitzt, um die Bedingungen der frühen Planetenentwicklung zu simulieren.

Ein innovativer Ansatz der Göttinger Forschenden ist die Entnahme eines winzigen Gasstroms zur Analyse mit einem Quadrupol-Massenspektrometer. Dies ermöglicht eine genaue Untersuchung der Gaszusammensetzung, ohne den Gleichgewichtszustand zwischen Magma und Gasschicht zu stören. Die gewonnenen Labordaten werden durch Beobachtungsdaten aktueller Weltraummissionen ergänzt, um ein umfassenderes Bild der Planetenentstehung und -entwicklung zu erhalten.

Dr. Christian Renggli, der an der Universität Bern und der Ludwig-Maximilians-Universität München studiert hat, bringt seine Expertise in die Forschungsgruppe ein. Nach seiner Promotion an der Australischen Nationaluniversität und fünf Jahren an der Universität Münster ist er seit zwei Jahren am Max-Planck-Institut tätig. Die Unterstützung durch den Europäischen Forschungsrat ermöglicht es ihm, mit seiner Forschungsgruppe ein ambitioniertes Projekt zu verfolgen, das neue Erkenntnisse über die Bedingungen auf der frühen Erde und anderen Planeten liefern könnte.

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