Die Akkretionsscheibe rund um die junge Sonne vor rund 4,57 Milliarden Jahren. Neue Analysen der Uran-Isotopenverteilung in Meteoriten deuten darauf hin, dass das Alter des Sonnensystems doch nicht so klar bestimmt ist, wie bisher angenommen.

Foto: NASA

Frankfurt - Das zurzeit allgemein anerkannte Alter unseres Sonnensystems beträgt 4,567 Milliarden Jahre. Ermittelt wurde es 2002 von Forschern anhand des radioaktiven Zerfalls von Uran zu Blei, dem Goldstandard der Altersbestimmung in den Geo- und Planetenwissenschaften.

Um diese radioaktive Uhr präzise anwenden zu können, muss man das Verhältnis der beiden langlebigen Uranisotope 238U/235U genau kennen. Bisher dachte man, dass dieses Verhältnis konstant sei; die darauf basierende Altersbestimmung mit einer Genauigkeit von rund zwei Millionen Jahren galt als fix. Doch nun haben Frankfurter Geowissenschaftler gemeinsam mit Kollegen von der Arizona State University gezeigt, dass es gerade in dem ältesten Material des Sonnensystems, den Meteoriten, erhebliche Variationen in der Uranisotopie gibt.

Hätte man die jüngst untersuchten Kalzium-Aluminium-reichen Einschlüsse (CAIs) einiger Meteoriten zur Altersbestimmung herangezogen, wäre das Sonnensystem bis zu fünf Millionen Jahre zu alt datiert worden. Das berichten die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Science.

Um zu verstehen, wie die Variationen in der Uranisotopie zustande kommen, muss man wissen, dass unser Sonnensystem aus Material von Sternen entstanden, die einige Millionen oder sogar Milliarden Jahre vor der Geburt unseres Sonnensystems explodierten. Bei solchen Supernova-Explosionen wurden die schweren Elemente erzeugt, unter ihnen auch Uran.

Trans-Uran-Element Curium

Die Wissenschaftler um Stefan Weyer konnten nun nachweisen, dass bei der Geburt unseres Sonnensystems noch ein sogenanntes Trans-Uran - das Element Curium - existierte. Dieses nach der zweifachen Nobelpreisträgerin Marie Curie benannte Element (beziehungsweise das Isotop 247Cm), zerfällt mit einer Halbwertszeit von circa 15 Millionen Jahren in eines der beiden noch existierenden Uranisotope (235U). Auf diese Weise verschiebt sich das Verhältnis der Uran-Isotope zugunsten des 235U.

Das bisher bei der Uran-Isotopie von Meteoriten nicht berücksichtigte Curium stammt nach Berechnungen der Forscher aus einer Sternenexplosion, die etwa 100 Millionen Jahre vor der Geburt unseres Sonnensystems stattfand. Für die Astronomie kann diese neu entdeckte Supernova als ein wichtiger Bezugspunkt zur Datierung kosmologischer Ereignisse herangezogen werden.

Das Alter des Sonnensystems muss trotz dieses Fundes aber nicht völlig revidiert werden. "Ganz so gravierend ist die Lage wahrscheinlich nicht", so Stefan Weyer, der das Forschungsprojekt während seiner Zeit an der Goethe-Universität betreute. Das Probenmaterial lieferten die Sammlung der Arizona State University und die Meteoritenforscherin Jutta Zipfel vom Senckenberg Institut. Wie der inzwischen an der Universität Köln arbeitende Weyer erklärt, gab es auch Altersbestimmungen an anderen Materialien aus dem frühen Sonnensystem, die sich nur kurz nach den Kalzium-Aluminium-reichen Einschlüssen (CAIs) in den Meteoriten gebildet haben.

Glück gehabt bei der Altersbestimmung

In diesen Materialien war vermutlich auch deutlich weniger Curium, so dass nur geringere Abweichungen von der bekannten Uran-Isotopie vorlagen. "Vermutlich haben also die Altersbestimmer Glück gehabt und bei ihren Datierungen keine CAIs erwischt, die allzu sehr vom Curiumzerfall betroffen waren". Um allerdings zukünftig das Alter des Sonnensystems besser bestimmen zu können, will Weyer in einem neuen Forschungsprojekt die Uran-Blei Uhr von CAIs - dem ältesten Material unseres Sonnensystems - mit exakten Uranisotopenmessungen kombinieren. (red)