Nach der am weitesten verbreiteten Theorie der Planetenbildung (der Nebelhypothese) begann das Sonnensystem vor etwa 4,6 Milliarden Jahren aus einer massiven Staub- und Gaswolke (auch bekannt als Nebel). Nachdem die Wolke im Zentrum einen Gravitationskollaps erlebte und die Sonne bildete, fielen das verbleibende Gas und der Staub in eine Scheibe, die sie umkreiste. Die Planeten haben sich im Laufe der Zeit allmählich von dieser Scheibe angesammelt und das System geschaffen, das wir heute kennen.
Bisher haben sich Wissenschaftler jedoch gefragt, wie Staub in der Schwerelosigkeit zusammenkommen kann, um alles von Sternen und Planeten bis hin zu Asteroiden zu bilden. Eine neue Studie eines Teams deutscher Forscher (und von der Rutgers University mitverfasst) ergab jedoch, dass Materie in der Mikrogravitation spontan starke elektrische Ladungen entwickelt und zusammenhält. Diese Erkenntnisse könnten das lange Rätsel lösen, wie sich Planeten gebildet haben.
Einfach ausgedrückt, haben Physiker im Dunkeln darüber nachgedacht, wie sich Nebelmaterial ansammeln kann, um große Körper im Raum zu bilden. Während die Adhäsion dazu führen kann, dass Staubpartikel zusammenkleben und große Partikel durch gegenseitige Schwerkraft zusammengezogen werden, ist die Zwischenstufe schwer fassbar geblieben. Grundsätzlich neigen Objekte im Bereich von Millimetern und Zentimetern dazu, voneinander abzuprallen, anstatt zusammenzukleben.
Für ihre Studie, die kürzlich in der Zeitschrift erschien NaturDas Team führte ein Experiment durch, bei dem Glaspartikel unter Schwerelosigkeitsbedingungen platziert wurden, um zu sehen, wie sie sich verhalten. Überraschenderweise stellte das Team fest, dass die Partikel starke elektrische Ladungen entwickelten. In der Tat so stark, dass sie sich gegenseitig polarisierten und sich wie Magnete verhielten.
Das Team führte daraufhin Computersimulationen durch, um festzustellen, ob dieser Prozess die Lücke zwischen zusammenklumpenden feinen Partikeln und größeren Objekten, die sich aufgrund der gegenseitigen Schwerkraft aggregieren, schließen kann. Was sie hier fanden, war, dass Planetenbildungsmodelle mit ihren Versuchsdaten übereinstimmten, solange elektrische Ladung vorhanden ist.
Diese Ergebnisse füllen effektiv eine langjährige Lücke im am weitesten verbreiteten Modell der Planetenbildung. Darüber hinaus könnten sie hier auf der Erde zahlreiche industrielle Anwendungen haben. Troy Shinbrot, Professor für biomedizinische Technik an der Rutgers University in New Brunswick und Mitautor der Studie, sagte:
„Wir haben möglicherweise ein grundlegendes Hindernis überwunden, um zu verstehen, wie sich Planeten bilden. Es wurden auch Mechanismen zur Erzeugung von Aggregaten in industriellen Prozessen identifiziert, die - wie wir hoffen - in zukünftigen Arbeiten kontrolliert werden können. Beide Ergebnisse hängen von einem neuen Verständnis ab, dass die elektrische Polarisation für die Aggregation von zentraler Bedeutung ist. “
Das Potenzial für industrielle Anwendungen beruht auf der Tatsache, dass ähnliche Verfahren auf der Erde bei der Herstellung von Kunststoffen bis hin zu Pharmazeutika eingesetzt werden. Dies besteht darin, dass der Gasdruck verwendet wird, um Partikel nach oben zu drücken. Während dieser Zeit können sie sich aufgrund statischer Elektrizität aggregieren. Dies kann zu Geräteausfällen führen und zu Fehlern im Endprodukt führen.
Diese Studie könnte daher zur Einführung neuer Methoden in der industriellen Verarbeitung führen, die wirksamer wären als herkömmliche elektrostatische Steuerungen. Darüber hinaus könnte dies zu einer Verfeinerung der Theorien zur Planetenbildung führen, indem die fehlende Verbindung zwischen feinen Partikeln und größeren Aggregaten hergestellt wird.
Ein weiteres Rätsel gelöst, Antwortstück auf Puzzle. Einen Schritt näher an der Beantwortung der grundlegenden Frage: "Wie hat alles angefangen?"
