Erde und Mars könnten trotz ihrer Nachbarschaft aus Materialien entstanden sein, die auf sehr unterschiedliche Weise zusammengefügt wurden.
Die Gesteinsplaneten bildeten sich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren in der Gas- und Staubscheibe, die die junge Sonne umgab. Doch Forschende diskutieren noch immer über die Größe der Objekte, die den Großteil ihrer Materie lieferten. Zwei Hauptmechanismen werden in Betracht gezogen.
Erde und Mars maßstabsgetreu.
Beim ersten stoßen mehrere Kilometer große Körper, sogenannte Planetesimale, zusammen und verbinden sich allmählich. Beim zweiten werden kleine Fragmente, die oft als Kiesel bezeichnet werden, durch das Gas der Scheibe abgebremst und anschließend von planetaren Embryonen eingefangen. Beide Mechanismen können auch gemeinsam wirken.
Um zwischen ihnen zu unterscheiden, untersuchte ein internationales Team die flüchtigen Elemente der Erde und des Mars. Diese Elemente verdampfen relativ leicht, wenn ein Material erhitzt wird. Ihre Häufigkeit und isotopische Zusammensetzung bewahren daher Spuren der Bedingungen, unter denen die Materialien eines Planeten zusammengefügt wurden.
Die Forschenden entwickelten ein Modell, das das Wachstum der Planeten und die Entwicklung dieser chemischen Signaturen miteinander verbindet. Ihren Ergebnissen zufolge könnten mehr als 75 % der Erdmasse aus Protoplaneten stammen, die selbst hauptsächlich durch das Einfangen kleiner Kiesel gewachsen sind. Kollisionen zwischen großen Körpern hätten anschließend die Entstehung unseres Planeten abgeschlossen.
Mars hätte eine nahezu entgegengesetzte Geschichte. Das Modell schreibt etwa 73 % seiner Masse der Akkretion von Planetesimalen zu. Der Rote Planet hätte demnach stärker die Signatur eines Wachstums durch Kollisionen zwischen vergleichsweise großen Objekten bewahrt, ohne dieselbe dominante Phase des Kieseleinfangs wie die Erde zu durchlaufen.
Dieser Unterschied könnte insbesondere auf den Ort und das Tempo der Entstehung der beiden Planeten zurückzuführen sein. Die verfügbaren Materialien, ihre Temperatur und die Bewegungen des Gases unterschieden sich je nach Entfernung von der Sonne. Zwei benachbarte Gesteinswelten konnten daher aus unterschiedlichen Reservoirs schöpfen und mit unterschiedlicher Geschwindigkeit wachsen.
Die Forschenden vertreten die Auffassung einer hybriden Akkretion, bei der sowohl Kiesel als auch Planetesimale beitragen, allerdings in je nach Planet unterschiedlichen Anteilen.
Diese Methode kann nun auf andere Körper des Sonnensystems angewendet werden. Meteoriten von Asteroiden, Mondproben und künftig vom Mars zurückgebrachte Gesteine werden weitere chemische Vergleiche ermöglichen und prüfen, ob jeder Gesteinsplanet seine eigene Kombination von Entstehungsmechanismen besitzt.