Als Jupiter entstand und zu enormer Größe anwuchs und sein Gravitationseinfluss zunahm, schränkte der Planet den Transport von Phosphor und Stickstoff vom inneren zum äußeren Sonnensystem ein. Dies führte dazu, dass die Planetesimale der zweiten Generation im inneren Sonnensystem ein höheres Phosphor-Stickstoff-Verhältnis aufwiesen als ihre Artgenossen weiter außen.
Von der NASA geförderte Wissenschaftler haben neue Erkenntnisse darüber geliefert, wie die frühe Erde einige der Elemente erhalten haben könnte, die für ihre Bewohnbarkeit notwendig waren. Sie deuten außerdem auf eine neue Rolle Jupiters bei der Verteilung dieser Elemente im jungen Sonnensystem hin.
Eine am 3. Juni 2026 in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlichte Studie untersucht dieses Phänomen anhand des Verhältnisses von Phosphor und Stickstoff in Eisenmeteoriten und jüngeren Objekten, den sogenannten Chondriten. Die Studie legt nahe, dass die Erde ihre Versorgung mit den lebenswichtigen Elementen Phosphor und Stickstoff hauptsächlich aus dem inneren Sonnensystem bezog, während Chondriten aus dem äußeren Sonnensystem keinen nennenswerten Beitrag leisteten.
Unser Sonnensystem entstand vor über 4,5 Milliarden Jahren aus Gas und Staub, die die Proto-Sonne umkreisten. Dieses Gas enthielt die notwendigen Rohstoffe für die Entstehung von Planeten, Monden und letztlich des Lebens, wie wir es kennen. Zwei Elemente von besonderer Bedeutung für das Leben sind Stickstoff und Phosphor.
Eine Illustration unseres Sonnensystems. Der Asteroidengürtel liegt zwischen Mars und Jupiter und teilt unser Sonnensystem in die innere und die äußere Region. NASA/JPL-Caltech
In den frühesten Stadien der Entstehung des Sonnensystems vereinigten sich Gas und Staub zu Körpern, die als Planetesimale bekannt sind. In dieser chaotischen Umgebung kollidierten Planetesimale auf ihren Umlaufbahnen um die junge Sonne und hinterließen Trümmer im gesamten System. Viele dieser Fragmente wurden später Teil der Planeten und Monde. Andere Fragmente existieren bis heute als Asteroiden, die noch immer die Sonne umkreisen, und – falls sie mit der Erde kollidierten und gefunden wurden – als Meteoriten. Diese Meteoriten bieten einen Einblick in das frühe Sonnensystem, eine Zeit vor der Entstehung der Erde. Chondrite und Eisenmeteoriten sind zwei verschiedene Klassen dieser Meteoriten.
Wie der Name schon sagt, sind Eisenmeteoriten dichte, metallische Objekte, die hauptsächlich aus einer Legierung von Eisen und Nickel bestehen. Chondrite hingegen sind Gesteinsbrocken und machen den Großteil der auf der Erde gefundenen Meteoriten aus.
Jeder Meteoritentyp stammt von Planetesimalen, die sich zu unterschiedlichen Zeiten in unserem Sonnensystem gebildet haben. Eisenmeteoriten stammen von den ältesten Planetesimalen. Chondrite stammen von der zweiten Generation von Planetesimalen, die 2–3 Millionen Jahre später entstanden.
Für Astrobiologen, die erforschen, wie und wann die Erde bewohnbar wurde, ist es wichtig zu verstehen, wie und wann sie entstand. Die junge Erde benötigte lebensbildende Elemente wie Stickstoff und Phosphor, um die ersten lebenden Zellen zu bilden.
Alles Leben auf der Erde benötigt dieselben Elemente: Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel (CHNOPS). Diese Elemente stammen aus dem Weltraum, entstanden im Inneren von Sternen und verteilten sich in Gas- und Staubwolken. Die Schwerkraft zwang dieses Material dann, sich zusammenzuballen und so neue Sterne und kleinere Objekte wie Planeten zu bilden. NASA
Wissenschaftler diskutieren über den Ursprung der lebenswichtigen Elemente auf der Erde. Einige Hinweise deuten darauf hin, dass Chondrite aus den äußeren Bereichen des Sonnensystems, die sich nach innen bewegten, die Erde erst spät in ihrer Entstehungsphase erreichten. Eine neue Studie zeichnet jedoch ein anderes Bild.
Mithilfe von Laborexperimenten und geochemischen Modellen rekonstruierte das Team eine Karte des Phosphor-Stickstoff-Verhältnisses (P/N) im frühen Sonnensystem und fand Unterschiede zwischen der ersten (Eisenmeteoriten) und der zweiten (Chondriten) Generation von Planetesimalen.
Experimente und nachfolgende geochemische Modellierungen zeigten, dass die erste Generation von Planetesimalen im äußeren Sonnensystem ein höheres P/N-Verhältnis aufwies, das dann zum inneren Sonnensystem hin abnahm. Bei der zweiten Generation von Planetesimalen kehrte sich dieser Trend um, und das P/N-Verhältnis war im inneren Sonnensystem wieder höher.
Man geht davon aus, dass während der Entstehung der ersten Generation von Planetesimalen ein Materialausfluss stattfand, der das Phosphor-Stickstoff-Verhältnis im äußeren Sonnensystem erhöhte. Daraufhin entstand Jupiter.
In unserem Sonnensystem scheinen die Anwesenheit des Jupiters und seine Entwicklungsgeschichte eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Verteilung der essentiellen chemischen Komponenten gespielt zu haben, die für bewohnbare Welten notwendig sind.
Als Jupiter entstand und zu enormer Größe anwuchs und sein Gravitationseinfluss zunahm, schränkte der Planet den Transport von Phosphor und Stickstoff vom inneren zum äußeren Sonnensystem ein. Dies führte dazu, dass die Planetesimale der zweiten Generation im inneren Sonnensystem ein höheres Phosphor-Stickstoff-Verhältnis aufwiesen als ihre Artgenossen weiter außen.
Diese Künstlerdarstellung zeigt einen jungen Stern, umgeben von einer protoplanetaren Scheibe. Die dunkleren Ringe in der Scheibe markieren die Bereiche, in denen sich Objekte wie Planetesimale bilden und so einen Weg durch die Trümmer freimachen. ESO
„Für unser Sonnensystem scheinen Jupiter und seine Entwicklungsgeschichte eine entscheidende Rolle bei der Verteilung essenzieller chemischer Komponenten gespielt zu haben, die für bewohnbare Welten notwendig sind“, sagte Rajdeep Dasgupta von der Rice University in Houston, Hauptautor der Studie. „Es bleibt die Frage, ob ein erdähnliches Gleichgewicht lebenswichtiger Elemente ohne einen jupiterähnlichen Planeten in unserem Sonnensystem erreicht werden könnte.“
Geochemische Akkretionsmodellierungen zeigen darüber hinaus, dass die heutige P/N-Signatur der Erde am besten durch Planetesimale des inneren Sonnensystems reproduziert wird, unabhängig davon, ob diese mit Eisenmeteoriten oder Chondriten in Verbindung stehen.
„Die Studie legt nahe, dass die Erde ihre Versorgung mit den lebenswichtigen Elementen Phosphor und Stickstoff hauptsächlich aus dem inneren Sonnensystem bezog, ohne nennenswerte Beiträge von Chondriten aus dem äußeren Sonnensystem“, sagte der Hauptautor der Studie, Debjit Pathak, ein Doktorand an der Rice University.
Der Asteroidengürtel, der bei der Entstehung des Lebens auf der Erde eine Rolle spielte, verliert laut neuen Daten jedes Jahr stetig an Masse und ist möglicherweise kein so dauerhaftes Merkmal des Sonnensystems mehr.
Der Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter ist eine riesige Ansammlung von Gesteinsbrocken, aus denen vermutlich ein Planet entstanden ist, der sich jedoch nie bildete. Als sich unser Sonnensystem vor 4,6 Milliarden Jahren formte, hätte sich das Material in dieser Region zu einem Planeten verdichten müssen. Jupiters Gravitationskraft verhinderte dies jedoch und durchmischte die Region so stark, dass Kollisionen destruktiv statt konstruktiv wirkten. Was heute übrig bleibt, umfasst nur etwa 3 % der Mondmasse und ist über Millionen von Kilometern verstreut.
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Jupiters Einfluss reichte noch weiter. Gravitationsresonanzen – Bereiche im Weltraum, in denen die Umlaufzeiten von Asteroiden regelmäßige Wechselwirkungen mit Jupiter, Saturn und sogar Mars erzeugen – destabilisieren die Umlaufbahnen der Asteroiden und schleudern Fragmente entweder in das innere Sonnensystem, wo sich die Erde befindet, oder nach außen, in Richtung Jupiterbahn. Asteroidenfragmente, die ihren Umlaufbahnen nicht entkommen, werden durch gegenseitige Kollisionen zu Meteoritenstaub zermahlen. Die Ergebnisse der Studie wurden im September 2025 auf der Website von Universe Today veröffentlicht.
Farbabbildung von Ceres (ungefähr). NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Ein Astronomenteam unter der Leitung von Julio Fernández von der Universität der Republik Uruguay hat die Rate des Materialverlusts im Asteroidengürtel präzise berechnet. Sie fanden heraus, dass der Asteroidengürtel derzeit etwa 0,0088 % des Teils verliert, der noch in Kollisionen verwickelt ist. Dies mag gering erscheinen, stellt aber im Kontext der Entwicklung des Sonnensystems einen signifikanten Materialverlust dar.
Dieses Ergebnis ist besonders interessant, da die verlorene Masse auf verschiedene Objekte verteilt ist. Etwa 20 % gehen als Asteroiden und Meteoroiden verloren, die gelegentlich die Erdumlaufbahn kreuzen und manchmal spektakulär als Meteore in unsere Atmosphäre eintreten. Die restlichen 80 % werden durch Kollisionen zu Meteoritenstaub zermahlen, der das schwache Zodiakallicht speist, das nach Sonnenuntergang oder vor Sonnenaufgang am Nachthimmel sichtbar ist. Bekanntere Asteroiden wie Ceres, Vesta und Pallas wurden von der Studie ausgeschlossen, da sie lange genug existieren, um nicht mehr zum anhaltenden Massenverlust beizutragen.
Das Verständnis des Massenverlusts im Asteroidengürtel ist wichtig und hat direkte Auswirkungen auf die Entwicklung der Erde. Große Körper, die den Gürtel verlassen, verschwinden nicht einfach im Weltraum; einige gelangen schließlich in das innere Sonnensystem, wo sie zu potenziellen Kollisionszielen werden. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass der Asteroidengürtel vor etwa 3,5 Milliarden Jahren, wenn die aktuelle Massenverlustrate hochgerechnet wird, etwa 50 % massereicher gewesen sein könnte und die Massenverlustrate etwa doppelt so hoch gewesen wäre. Dies stimmt bemerkenswert gut mit geologischen Daten von Mond und Erde überein, die einen Rückgang der Bombardierungsrate in den letzten Milliarden Jahren belegen.
Illustration des Asteroidengürtels. Modellliste via Getty Images
Der Asteroidengürtel gilt oft als fester Bestandteil unseres Sonnensystems, doch diese Studie zeigt, dass er eine dynamische Struktur ist, die über Milliarden von Jahren hinweg allmählich Material verliert. Schichten aus glasartigen, kugelförmigen Partikeln in den Gesteinen der Erde zeugen von einer turbulenteren Vergangenheit, als ein massereicherer Asteroidengürtel die Erde mit weitaus mehr Gestein überschüttete. Heute hat sich dieser Beschuss verlangsamt, und der Gürtel zerfällt weiterhin langsam. Das Verständnis dieses Prozesses hilft uns nicht nur, die Geschichte der Einschläge zu rekonstruieren, die die Erdoberfläche geformt haben, sondern liefert auch wichtige Daten für die Modellierung zukünftiger Risiken durch erdnahe Objekte.
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