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Erde ist kein Zufallsprodukt, sondern normales Ergebnis der Planetenbildung
Kosmischer Zufall oder erwartbares Ergebnis? Neue Simulationen zur Entstehung des Sonnensystems beginnen mit mehr als 1.000 unterschiedlichen Verteilungen von Planetesimalen und planetaren Embryonen, ohne die heutige Architektur vorzugeben. Dabei entsteht eine Erde in etwa einer astronomischen Einheit Entfernung offenbar als natürlicher Ausgang. Die Ergebnisse wurden bislang nur auf einer Fachkonferenz vorgestellt.
Honolulu (U.S.A.). Wie einzigartig ist die Entstehung unserer Erde? Modelle der Planetenbildung versuchen seit Jahrzehnten zu erklären, wie aus einer Scheibe aus Gas, Staub und größeren Gesteinskörpern die heutige Ordnung des Sonnensystems hervorging. Das Problem dabei: Wer die bekannten Planeten und ihre Bahnen zu stark als Ausgangspunkt einbaut, kann ungewollt genau das Ergebnis begünstigen, das erklärt werden soll.
Die neue Simulationsserie setzt deshalb früher an. Statt ein fertiges Sonnensystem nachzubauen, startet sie mit vielen unterschiedlichen Ausgangsverteilungen und lässt die gravitativen Wechselwirkungen die weitere Entwicklung bestimmen. So soll sich zeigen, welche Planetensysteme aus den gewählten Anfangsbedingungen von selbst entstehen können.
Forscher des Institute for Astronomy (IfA) der University of Hawaiʻi at Mānoa um Nader Haghighipour haben dafür nach den veröffentlichten Angaben mehr als 1.000 Simulationen der späten Phase der terrestrischen Planetenbildung durchgeführt. Die Anfangszustände unterschieden sich in der Verteilung von Planetesimalen und planetaren Embryonen. Planetesimale sind kleinere Vorläufer von Planeten, während planetare Embryonen bereits deutlich größere Körper darstellen, die durch Zusammenstöße und Anlagerung weiter wachsen können.
Als besonders günstig erwies sich dem Konferenzbericht zufolge eine protoplanetare Scheibe, in der das feste Material nicht gleichmäßig verteilt ist. Solche ungleichmäßigen Scheiben sind kein völlig neuer Gedanke. Haghighipour und Othon Winter hatten schon in einer 2016 veröffentlichten Simulationsstudie untersucht, wie unterschiedliche Dichteprofile und lokal verarmte Bereiche die Bildung von Mars und anderen Gesteinsplaneten beeinflussen.
Der entscheidende Befund der neuen Modellserie betrifft die Erde: Ein Planet in ungefähr einer astronomischen Einheit Abstand vom Zentralstern, also in der heutigen Entfernung der Erde von der Sonne, entsteht nach Haghighipours Darstellung als natürlicher Ausgang der simulierten Entwicklung. Wie häufig ein solcher Erd-Analog in allen Durchläufen vorkam, nennen die öffentlich zugänglichen Berichte allerdings nicht.
Für einen Venus-ähnlichen Planeten wird dagegen eine konkrete Zahl genannt. Er tauchte demnach in rund 28 Prozent der Simulationen auf und blieb auf einer stabilen Bahn, teils innerhalb und teils knapp außerhalb der habitablen Zone. Ein kleiner Mars-ähnlicher Körper entstand ebenfalls wiederholt in der Nähe der heutigen Marsbahn. Schon geringe Änderungen der Anfangsbedingungen konnten dabei zu deutlich anderen Endzuständen führen.
Die größere Zahl an Varianten wird auch durch schnellere Rechner möglich. Simulationen, die früher sechs bis acht Monate benötigt hätten, ließen sich nach den Berichten nun in sechs bis acht Wochen auf aktuellen Laptops durchführen. Dadurch kann das Team wesentlich mehr mögliche Ausgangslagen gegeneinander testen, statt nur wenige ausgewählte Szenarien zu verfolgen.
Trotz des auffälligen Ergebnisses ist die Aussage noch vorläufig. Die neuen Resultate wurden auf der Origins-2026-Konferenz in Paris vorgestellt. Eine begutachtete Fachpublikation mit vollständiger Beschreibung der neuen Simulationsserie ist in den zugänglichen Quellen nicht dokumentiert. Wichtige Details zu Auswahlkriterien, Erfolgsraten und statistischer Streuung lassen sich daher noch nicht unabhängig prüfen.
Gerade bei Planetenentstehungsmodellen können solche technischen Entscheidungen große Folgen haben. In einer 2022 veröffentlichten Arbeit zeigten Haghighipour und Thomas Maindl, dass vereinfac