{"id":23456,"date":"2017-02-14T07:00:21","date_gmt":"2017-02-14T06:00:21","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2017\/02\/14\/was-hat-das-late-heavy-bombardement-im-sonnensystem-verursacht\/"},"modified":"2025-05-14T16:29:00","modified_gmt":"2025-05-14T14:29:00","slug":"was-hat-das-late-heavy-bombardement-im-sonnensystem-verursacht","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2017\/02\/14\/was-hat-das-late-heavy-bombardement-im-sonnensystem-verursacht\/","title":{"rendered":"Was hat das Late Heavy Bombardement im Sonnensystem verursacht?"},"content":{"rendered":"

Betrachtet man die Krater auf dem Mond, dem Mars und den anderen Himmelsk\u00f6rpern auf denen man Einschlagskrater sehen kann; untersucht man das Gestein das w\u00e4hrend der Apollo-Missionen vom Mond zur Erde gebracht wurde: Dann zeigt sich, dass es vor circa 3,8 Milliarden Jahren eine Phase in unserem Sonnensystem gegeben hat, in der deutlich mehr Krater entstanden als zuvor und danach. Dieses Ereignis nennt man „Late Heavy Bombardement“ und man ist sich ziemlich sicher, das es tats\u00e4chlich stattgefunden hat; aber weniger sicher, was die Ursachen angeht.<\/p>\n

\"Fr\u00fcher<\/a>
Fr\u00fcher (oben) war noch mehr los am Mond als heute (unten)Bild: Tim Wetherell – Australian National University<\/a>, CC-BY-SA 3.0<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

Die vielversprechendste Hypothese hat mit der sogenannten planetaren Migration<\/i> zu tun. Ich habe dar\u00fcber schon fr\u00fcher ausf\u00fchrlich geschrieben<\/a>: Als die Planeten vor 4,5 Milliarden entstanden waren vor allem die gro\u00dfen Gasriesen im \u00e4u\u00dferen Sonnensystem noch ein wenig anders sortiert als heute. Jupiter war der Sonne ein bisschen ferner als jetzt; Saturn ihr ein bisschen n\u00e4her. Auch Uranus und Neptun waren n\u00e4her an der Sonne als heute (und vermutlich war damals Uranus auch der sonnenfernste Planet und nicht – so wie jetzt – Neptun). Durch die gravitative Wechselwirkung der gro\u00dfen Planeten mit den Asteroiden des \u00e4u\u00dferen Sonnensystems begannen ihre Bahnen sich aber langsam zu \u00e4ndern. Jupiter r\u00fcckte n\u00e4her an die Sonne; Saturn entfernte sich von ihr. Und dann kam ein besonderer Moment: Saturn kreuzte die 2:1 Resonanz<\/i>. Das bedeutet, dass Saturn und Jupiter genau so weit von der Sonne entfernt waren, dass ein Umlauf des Saturns exakt doppelt so lang gedauert hat wie einer des Jupiters. So einen Zustand nennt man „Resonanz“ und wie ich fr\u00fcher schon erkl\u00e4rt habe<\/a> kann das zu einer \u00e4u\u00dferst chaotischen Bewegung f\u00fchren. Das war auch damals der Fall; alles ging ein wenig drunter und dr\u00fcber und am Ende hatten sich die Planeten so angeordnet wie heute. Au\u00dferdem wurden durch das ganze Chaos auch jede Menge Asteroiden aus dem Asteroideng\u00fcrtel zwischen Mars und Jupiter auf Kollisionsbahnen mit dem Mond, der Erde und den anderen Himmelsk\u00f6rpern gebracht. Das war das Late Heavy Bombardement<\/i> und die Dynamik der Planeten im fr\u00fchen Sonnensystem seine Ursache.<\/p>\n

K\u00fcrzlich ist aber eine Facharbeit erschienen, die das anders sieht. David Nesvorn\u00fd<\/i> vom Southwest Research Institute in den USA und seine Kollegen haben sich genau angesehen, wie das mit den Asteroiden im fr\u00fchen Sonnensystem war („Modeling the Historical Flux of Planetary Impactors“<\/a>). Sie haben umfangreiche Computersimulationen durchgef\u00fchrt und die Bewegung von ein paar zehntausend Asteroiden betrachtet; zusammen mit der Bewegung der Planeten. Tats\u00e4chlich stellten sie fest, dass die durch die Migration der Planeten ausgel\u00f6ste Instabilit\u00e4t zu Kollisionen zwischen Asteroiden und Planeten f\u00fchrt. Aber es waren nicht genug Kollisionen. <\/p>\n

\"Bild:<\/a>
Bild: Nesvorn\u00fd et al, 2016<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

In diesem Bild sieht man zum Beispiel auf der y-Achse die Zahl der Kollisionen pro Millionen Jahre f\u00fcr 10km gro\u00dfe Objekte mit der Erde im Laufe der Zeit. Aber Achtung; die Zeitachse ist ein wenig ungew\u00f6hnlich beschriftet. Von links nach rechts geht es hier immer weiter in die Vergangenheit; der Moment der Instabilit\u00e4t ist ganz rechts im Diagramm. Wenig \u00fcberraschend sinkt also die Zahl der Kollisionen im Laufe der Zeit.<\/p>\n

Das zeigt auch dieses Bild hier, das Kollisionen mit verschiedenen Planeten (bzw. dem Mond) zeigt. Auf der y-Achse ist (logarithmisch) die Zahl der Kollisionen aufgetragen; auf der y-Achse die Zeit; wobei hier der Punkt der Instabilit\u00e4t aber ganz links ist und es nach rechts in Richtung Gegenwart geht. <\/p>\n

\"Bild:<\/a>
Bild: Nesvorn\u00fd et al, 2016<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

\u00dcberraschend dagegen ist die detaillierte Auswirkung. Nesvorn\u00fd und seine Kollegen haben aus den Kraterdaten des Mondes abgesch\u00e4tzt, wie viele Einschl\u00e4ge von zum Beispiel 10 Kilometer oder 50 Kilometer gro\u00dfer Brocken es braucht um die beobachtete Kraterverteilung erkl\u00e4ren zu k\u00f6nnen. Und haben gesehen, dass die Menge bei weitem nicht ausreicht. <\/p>\n

Die Asteroidenkollisionen die durch die Migration der Planeten ausgel\u00f6st werden, reichen also nicht um das Late Heavy Bombardement zu erkl\u00e4ren.<\/p>\n

Und jetzt? Jetzt muss man neue Quellen suchen. Es k\u00f6nnte sich auch um Kometen aus dem \u00e4u\u00dferen Sonnensystem handeln. Dort, hinter der Bahn des Neptuns gab es damals auch jede Menge Kleink\u00f6rper und die sind ebenfalls durch die Migration aufgescheucht worden. Nesvorn\u00fd und seine Kollegen verweisen auf fr\u00fchere, eigene Arbeiten laut denen die Einschl\u00e4ge von Kometen im inneren Sonnensystem bis zu f\u00fcnfmal h\u00e4ufiger sein k\u00f6nnten als die von Asteroiden. Allerdings passen die geologischen Untersuchungen des Mondgesteins nicht ganz zu der These, dass die Krater von Kometen verursacht worden sind. Da passt die chemische Zusammensetzung nicht und auch mit dem Timing der Einschl\u00e4ge in Bezug auf die Entstehung der Krater und deren Alter haut es nicht so ganz hin.<\/p>\n

Was bleibt? Nesvorn\u00fd und seine Kollegen verweisen am Ende des Artikels auf eine noch zu erscheinende Arbeit in der die aus der Entstehungszeit des Sonnensystems \u00fcbrig gebliebenen Planetesimale<\/i> f\u00fcr das Late Heavy Bombardement verantwortlich sein k\u00f6nnen. Und zitieren sogar Sherlock Holmes:<\/p>\n

„Thus, in the spirit of \u201cwhen you have eliminated the impossible, whatever remains, however improbable, must be the truth\u201d (Doyle 1890), we identify the leftovers of the terrestrial planet accretion to be the chief suspect“<\/i><\/p><\/blockquote>\n

Ich bin da etwas skeptisch. Erst einmal bin ich verwirrt \u00fcber die Trennung zwischen „Asteroiden“ und „leftovers of terrestrial planet accretion“. Asteroiden SIND das, was bei der Planetenentstehung \u00fcbrig geblieben ist! Ich vermute, dass es den Wissenschaftler um die dynamischen Eigenschaften geht. Mit „Asteroiden“ meinen sie die Objekte, die sich im auch heute noch existierenden Asteroideng\u00fcrtel zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter befinden. Die „leftovers“ sind dann wahrscheinlich der ganze Krempel, der sich nach der Entstehung der erd\u00e4hnlichen Planeten in oder in direkter N\u00e4he ihrer Umlaufbahnen befunden hat. Und es w\u00e4ren dann vermutlich auch nicht durch die Jupiter-Saturn-Resonanz ausgel\u00f6sten Instabilit\u00e4ten, die f\u00fcr die Kollisionen gesorgt haben, sondern einfach die Tatsache, dass Planet und das nicht verwendete Planetenbaumaterial einander halt zwangsl\u00e4ufig in die Quere kommen. <\/p>\n

Ob das wirklich so ist wird man erst beurteilen k\u00f6nnen, wenn der angek\u00fcndigte Fachartikel auch wirklich erschienen ist. Allerdings gibt es von Nesvorn\u00fd und seinen Kollegen auch einen Artikel aus dem Jahr 2007<\/a> in dem sie erkl\u00e4ren, dass die Planetesimale nicht<\/i> f\u00fcr das Late Heavy Bombardement verantwortlich sind. <\/p>\n

Das Problem an der Sache ist das, was man in der Himmelsmechanik bei diesen Fragestellungen immer hat. Es geht um Ereignisse, die weit in der Vergangenheit stattgefunden haben und die man nur sehr, sehr bedingt bzw. eigentlich gar nicht durch irgendwelche konkreten Beobachtungen oder Messungen untersuchen kann. Die Gesteinsanalysen und Kraterz\u00e4hlungen k\u00f6nnen uns Hinweise geben und haben uns ja auch \u00fcberhaupt erst darauf gebracht, dass es sowas wie das Late Heavy Bombardement gegeben hat. Die Beobachtung von Asteroiden; die Verteilung ihrer Bahnen und ihre Dynamik haben uns gezeigt, dass so etwas wie die planetare Migration stattgefunden haben muss. Aber die ganzen Details und die realen Vorg\u00e4nge im fr\u00fchen Sonnensystem k\u00f6nnen wir nicht beobachten. Wir k\u00f6nnen nur Computersimulationen durchf\u00fchren und das bringt uns durchaus weiter! Aber es ist technisch auch immer noch sehr schwierig. Ich will nicht im Detail auf die ganzen Methoden eingehen, die Nesvorn\u00fd und seine Kollegen verwendet haben, aber da gibt es nicht einfach einen Rechnern in den man einen Schwung Himmelsk\u00f6rper setzt und dann auf „Start“ dr\u00fcckt… Man muss zwangsl\u00e4ufig mit vielen Vereinfachungen arbeiten; kann die Simulationen nicht durchgehend von Anfang bis Ende durchf\u00fchren sondern muss sie zwischendurch unterbrechen und je nach Modell anpassen; es gibt jede Menge freie Parameter bei denen nicht ganz klar ist, wie man sie am besten ausw\u00e4hlt und so weiter. <\/p>\n

\"Planetenentstehung<\/a>
Planetenentstehung ist eine chaotische Sache (Bild: NASA\/JPL-Caltech<\/a>„<\/figcaption><\/figure>\n

Das hei\u00dft NICHT, dass die Simulationen schlecht, wertlos oder nicht aussagekr\u00e4ftig sind! Sondern nur, dass man aufpassen muss, wenn man aus ihren Ergebnissen allzu weitreichende Aussagen treffen will. Es ist eigentlich so wie bei anderen Wissenschaften auch: Beobachtungen, Messungen, Laborexperimente, und so weiter m\u00fcssen auch immer im Kontext und mit Vorsicht betrachtet und unabh\u00e4ngig best\u00e4tigt werden bevor man sich auf sie verlassen kann. Ideal w\u00e4re es in diesem Fall, wenn man das ganze Problem von Anfang bis zum Ende durchsimulieren k\u00f6nnte. Man w\u00fcrde mit einer gro\u00dfen Scheibe aus Gas und Staub um die junge Sonne starten; dann zusehen wie sich daraus Planeten bilden, schauen wo was und wie viele Planetesimale \u00fcbrig bleiben; wie und wann diese Objekte mit den Planeten kollidieren; wie die Interaktion der Planeten mit den Planetesimalen zur Migration f\u00fchrt; die Migration zum Chaos, und so weiter. Das w\u00e4re wirklich sch\u00f6n – aber um so etwas zu tun haben wir derzeit weder die n\u00f6tige Computerpower noch die n\u00f6tigen theoretischen Grundlagen die uns sagen, wie genaue Planeten entstehen und welche physikalischen Gesetze wir in den Computer programmieren m\u00fcssen…<\/p>\n

Irgendwann wird es die schnellen und starken Computer geben, die so etwas k\u00f6nnen und irgendwann werden wir auch wissen, wie wir sie programmieren sollen. Bis dahin m\u00fcssen wir uns eben leider Schritt f\u00fcr Schritt vorw\u00e4rts tasten und hoffen, dass wir auf dem richtigen Weg sind.<\/p>\n

(via astrobites<\/a><\/i>)<\/center>
\n\"\"<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Betrachtet man die Krater auf dem Mond, dem Mars und den anderen Himmelsk\u00f6rpern auf denen man Einschlagskrater sehen kann; untersucht man das Gestein das w\u00e4hrend der Apollo-Missionen vom Mond zur Erde gebracht wurde: Dann zeigt sich, dass es vor circa 3,8 Milliarden Jahren eine Phase in unserem Sonnensystem gegeben hat, in der deutlich mehr Krater […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":17145,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[11],"tags":[52,1889,3427,3716,4335,66,8830,158,10195,581],"class_list":["post-23456","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-naturwissenschaften","tag-asteroiden","tag-asteroideneinschlag","tag-computersimulation","tag-david-nesvorny","tag-einschlagskrater","tag-himmelsmechanik","tag-late-heavy-bombardement","tag-mond","tag-mondkrater","tag-planetenentstehung"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/23456","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=23456"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/23456\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":23457,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/23456\/revisions\/23457"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/17145"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=23456"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=23456"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=23456"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}