Die Erde und alle anderen Planeten im Sonnensystem sowie die Sonne selbst sind aus derselben Wolke aus heißem Gas entstanden. Vor etwa fünf Milliarden Jahren begann diese Gaswolke, sich unter ihrer eigenen Gravitationskraft zusammenzuziehen, und formte eine rotierende Scheibe, die als protoplanetare Scheibe bezeichnet wird. Im Zentrum dieser Scheibe entstand die Sonne, und weiter außen verklumpte und kühlte die Materie ab und bildete Planeten. Das ist der Grund, warum die Planeten im Sonnensystem alle ungefähr in derselben Ebene liegen und die Sonne in der gleichen Richtung umkreisen.
Aber wenn im Sonnensystem alles aus demselben Material entstanden ist, warum hat die Erde dann nicht die gleiche chemische Zusammensetzung wie die Sonne? Die Erde besteht zu einem viel höheren Anteil aus schweren Elementen als die Sonne. Der Grund ist, dass die Planetenentstehung in der protoplanetaren Scheibe davon abhängt, wie schnell das Material verklumpt und abkühlt – und das wiederum hängt vom Abstand zur Sonne ab. Leichte Elemente wie Wasserstoff und Helium verklumpen erst bei extrem niedrigen Temperaturen. Deshalb bestehen die sonnennahen Planeten überwiegend aus festen Materialien wie Eisen oder Silizium, während die leichten Elemente nach und nach von der Sonne eingefangen wurden.
Die protoplanetare Scheibe enthält jedoch viel Wasserstoff und Sauerstoff, die zusammen gern Wasser bilden. Weiter von der Sonne entfernt kann dieses Wasser gefrieren. Ab einer bestimmten Entfernung von der Sonne, der sogenannten „Schneelinie“, wachsen die Planetenkerne deshalb viel schneller – wegen des vielen gefrorenen Wassers und anderen Materials. Werden sie groß genug, können sie das umgebende Wasserstoff- und Heliumgas gravitativ binden, bevor die Sonne es einfängt. So entstehen Gasriesen wie Jupiter und Saturn. Sie sind im Grunde kleine, feste Kerne, die von riesigen Mengen von gasförmigem Wasserstoff und Helium umhüllt sind.
Gut, wir wissen also nun, dass die Atome auf unserem Planeten alle aus einer interstellaren Gaswolke stammen. Doch wo hatte die Wolke die Atome her? Bei Amazon bestellt?
Vielfalt durch Fusion
Woher die Atome kommen, hängt davon ab, wie groß sie sind. Die leichten Elemente wie Wasserstoff und Helium sind größtenteils im frühen Universum entstanden. Diese klumpten sich in den folgenden Jahrmilliarden zusammen und bildeten Sterne. In den Sternen findet Kernfusion statt, bei der aus Wasserstoff mit der Ordnungszahl 1 im Laufe der Zeit immer schwerere Elemente mit höheren Ordnungszahlen gebildet werden. Dies funktioniert jedoch nur bis zur Ordnungszahl 60, also dem Element Eisen. Durch andere Prozesse können auch die meisten noch schwereren Elemente jenseits der Ordnungszahl 60 hergestellt werden, allerdings nur in kleineren Mengen, und es dauert viel länger. Wenn ein Stern am Ende seines Lebenszyklus in einer Supernova explodiert, werden diese Elemente in der gesamten Galaxie verteilt. Sie vermischen sich dann mit Wasserstoffwolken, aus denen sich wiederum neue Sterne mit Planetensystem bilden.
