Die Entstehung der Planeten ist ein Problem, das Astronomen seit langem beschäftigt. Die winzigen Staubkörnchen, aus denen nach der Geburt des Sonnensystems allmählich größere Gesteinsbrocken geworden sein müssen, haften nach bisherigen Erkenntnissen einfach nicht aneinander. James Cowin und Kollegen vom Pacific Northwest National Laboratory haben nun eine andere Idee: Ihrer Meinung nach waren von klebrigem Eis umhüllte Staubkörnchen die Grundbausteine der Planeten, schreiben sie in der Zeitschrift Astrophysical Journal (Bd. 620, Nr. 2, S. 1027).
Gewöhnliche Staubkörner prallen wie zwei Billardkugeln voneinander ab, wenn sie zusammenstoßen. Im jungen Sonnensystem waren aber auch viele flüchtige Stoffe vorhanden, die bei den niedrigen Temperaturen zu Eis kondensierten. Das Eis umhüllte wahrscheinlich die wenige Mikrometer großen Staubkörner. Wie Cowin und seine Kollegen berechneten, lud sich die Eisschicht elektrostatisch auf – ein Effekt, der den Körnchen dabei half, zusammenzukleben.
Die elektrische Ladung wurde zwar immer wieder vom Sonnenwind neutralisiert, aber jedes Mal, wenn zwei Teilchen kollidierten, lud sich die Eisschicht neu auf, fanden die Forscher heraus.
Eine weitere Eigenschaft des Eises half den winzigen Körnern wahrscheinlich dabei, zu größeren Brocken zu wachsen, bevor der Teilchenwind der jungen Sonne alles wieder zertrümmern konnte: Eis, dass bei niedrigen Temperaturen entsteht, ist sehr viel weniger elastisch als das Eis, das zum Beispiel im Tiefkühlschrank zu finden ist. Das liegt daran, dass sich die Moleküle bei kalten Temperaturen nicht zu einem regelmäßigen Kristallgitter anordnen.
Das konnten die Forscher experimentell bestätigen, indem sie Keramikkügelchen auf Eis fallen ließen, das bei einer Temperatur von 40 Grad über dem absoluten Nullpunkt und im Vakuum entstanden war: Die Keramikkugeln sprangen nach dem Aufprall nur auf acht Prozent ihrer ursprünglichen Höhe zurück. Ließen die Forscher sie auf das härtere, kompaktere Eis fallen, das unter normalen irdischen Bedingungen entstanden war, erreichten sie zum Teil 80 Prozent der Anfangshöhe. “Dieses inelastische Verhalten ist ideal, damit pappige Eiskörner aneinander kleben bleiben und schließlich zu Protoplaneten heranwachsen”, sagt Cowin.
Ute Kehse
