Sonnensystem

Unser Sonnensystem entstand vor 13 bis 14 Ga. Die Entstehung wird heute durch die Theorie des heißen Urknalls erklärt. Diese wurde von Alan Guth 1980 vorgeschlagen und von Andrej Linde weiterenwickelt. Nach dieser Theorie war die gesamte Materie in einem Punkt unendlicher Dichte bei 10 Milliarden Kelvin enthalten. Das Universum dehnte sich aus und es entstand ein Gas aus Protonen und Neutronen. Die Protonen und Nuetronen kollidierten und bildeten Wasserstoff- und Helium-Atome.

In Bereichen höherer Massendichte verlangsamten sich die Teilchen und bildeten Spiralen und Wirbel. Diese wurden zu den ersten Galaxien, die durch Kollabieren die ersten Sterne bildeten. In den Sternen werden alle weiteren Elemente bis zum Eisen erzeugt.

Ließ die Energiefreisetzung in der Sternen nach, kollabierten diese zu schwarzen Löchern. Dadurch wurden Schockwellen ausgesendet und die äußeren schwereren Sterne explodierten. Die dadurch entstehenden Supernovae schleuderten wieder schwerere Elemente in das Gas der Galaxie. Durch Kondensation bildete es Material für neue Sterne.

Sonne

Die Sonne entstand vor ca. 5 Milliarden Jahren aus einer Gaswolke mit wenigen schwereren Elementen. Die Gaswolke kontrahierte zu einem heißen Ball, der von einer rotierenden Gasscheibe umgeben war.

Planeten

Die schwereren Elemente vereinigeten sich zu Staub und Verbindungen. Sie wurden größer und bildeten Klumpen und schließlich Planetesimale. Diese wuchsen durch Beräumung der Umgebung zu den terrestrischen Planeten. Die leichten Elemente wurden durch den Stahlungsdruck in die äußeren Bereiche geschleudert und dort bildeten sich dann die Gasplaneten.

Erde

Die Erde gewann im frühstadium ihre Energie aus der Kollision mit großen Asteroiden sowie der zerfall radioaktiver Isotope. Am Beginn war dies hauptsäcjlich 26Al. Die Konvektionsströme setzen nach neuesten Erkenntnissen spätestens um 3,8 Milliarden Jahren ein. Das dichtere Material sank in den Kern ab und das leichtere Material stieg auf. So bildete sich ein silikatischer Magmaozean und ein Kern aus Eisen und Nickel. Der Magmaozean kühlte ab und es bildete sich eine basaltische Kruste.

Die Manteltemperatur war im Anfangsstadium der Erde noch viel höher als heute. Dadruch war die Viskosität des Mantels geringer und die Konvektionsströme und somit die Krsutendynamik schneller. Die Konzentration der Isotope nahm kontinuierlich ab. Heute sind für die Erwärmung die Isotope von Uran, Thorium und Kalium verantwortlich.

Mond

Der Mond entstand aus der Kollision der Erde mit einem Asteroiden von der Größe des Mars. Der Mantel des Asteroiden explodierte und schlug aus dem Erdmantel Material heraus, das sich in einer Scheibe um die Erde sammelte und woraus der Mond entstand. Die äußere Schicht des Mondes ist feldspatreich, daher hat auf dem Mond auch ein Magmaozean existiert. Durch diese Kollision dreht sich die ERde schneller, als ihre Position im Sonnensystem ergeben würde.

Archaikum

Kruste

Die Kruste existierte ab 4,5 Milliarden Jahre. Die ersten Krustenstreifen waren Inselbögen und ihre Abtragungsprodukte. Am Anfang gab es viele Protokontinente durch die häufige Kollision und rasche Drift. Im Verlauf des Archaikums wurden die Kontinentalplatten immer größer und erreichten um 3,5 Milliarden Jahre die heutige Größe.

Das älteste Gestein ist der Acasta-Gneis aus der Slave-Provinz in Nordwest-Kanada mit einem Alter von 4,03 Milliarden Jahren. Das älteste Mineral sind Zirkon-Körner in metamorphen Sandsteinen in West-Australien mit einem Alter von 4,3 Milliarden Jahren.

Gesteine

Greenstone Belts

Die Greenstone Belts bestehen aus steilen Faltenzügen, die in Gneise eingeschaltet sind. Die vorkommenden Gesteine sind schwach metamorphe Vulkanite und Sedimente. An Vulkaniten treten mafische Komatiite auf, die eine Schmelztemperatur von 1600°C aufweisen. An der Basis der Greenstone Belts treten vorwiegend mafische und im Hangenden vorwiegend felsische Vulkanite auf. Vorkommende Sedimente sind Kieselschiefer, Tonschiefer, Sandsteine und Grauwacken. Die Greenstone Belts können sich an Ozeanböden, Inselbögen und back-arc Becken an den Kontinentalrändern sowie fore-arc Becken an Subduktionszonen gebildet haben.

Banded Iron Formation

Die Banded Iron Formations (kurz BIF) bestehen aus Wechsellagerungen von eisenreichen und kieseligen Lagen. Sie entstanden als wenig Sauerstoff (O2) in der Atmosphäre war und daher viel Fe(II) im Wasser gelöst war. Das Eisen wurde im flachem Wasser kontinentaler Schelfgebiete oder an Inselbögen zu Fe(III) oxidiert. Denn in diesen Meeresbereichen lebten photosynthese betreibende Cyanobakterien, die Sauerstoff produzierten. Dadurch kam es zur Ausfällung von Hämatit (Fe2O3) oder Magnetit (Fe3O4).

Atmosphäre

Aus dem Mantel entgasten hauptsächlich Wasserdampf, Kohlestoffdioxid und Stickstoff. Es war wenig Sauerstiff in der Atmosphäre, da er durch Oxidation des Eisens entzogen wurde. Erst durch die Photosynthese reicherte sich Sauerstoff an und es bildete sich eine Ozonschicht aus. Der Übergang zu der Sauerstoff-haltigen Atmosphäre fand zwischen 1,5 und 2,5 Milliarden Jahren statt.

Hydrosphäre

Durch Kondensation des Wasserdampfs sammelte sich in den Senken Wasser. Dazu trugen vereiste Meteoriten bei. In der Anfangsphase handelte es sich um einen Soda-Ozean. Die Verwitterung löste Alkalien, Erdalkalien, Eisen und Silizium auf. Daher lag ein Überschuss an Natrium und Kalium vor, während Calcium und Magnesium in Karbonatlösung gebunden wurden.

Leben

Faktoren für Leben auf der Erde sind:

• Größe: wenn größer lichtundurchlässige, wenn kleiner keine Atmosphäre

• Temperatur: in optimalem Bereich, so dass Wasser in flüssiger Form existiert