Wenn ich bei meinen Vorträgen davon erzähle, dass immer wieder größere und kleinere Asteroiden auf die Erde fallen oder darüber spekuliere, ob es sich lohnt, Rohstoffe aus dem Weltall auf die Erde zu bringen, dann werde ich meistens immer gefragt: Wird die Erde eigentlich im Laufe der Zeit immer schwerer? Wenn immer wieder Material aus dem All auf die Erde kommt, muss ihr Gewicht doch zunehmen, oder? Und könnte sich dadurch vielleicht sogar ihre Umlaufbahn um die Sonne herum ändern? Das sind interessante Fragen, die ich deswegen auch heute für die Serie “Fragen zur Astronomie” ausgewählt habe.

Bild: NASA

Bild: NASA

Wenn wir den Asteroidenbergbau erst mal ignorieren (bis das real wird, wird noch sehr viel Zeit vergehen), dann bleiben als Quelle für den Massenzuwachs bei der Erde die verschiedenen Einschlagsereignisse. Wirklich große Brocken fallen zum Glück selten auf unseren Planeten. Aber Kleinkram kollidiert recht häufig mit uns, wie man ja erst vor kurzem wieder eindrucksvoll sehen konnte. Auf die Erde rieselt ein ständiger Strom von kosmischem Staub herab. Wie viel genau, ist schwer zu sagen. Schätzungen reichen von 30 bis 100 Tonnen Material pro Tag (hier werden 44 Tonnen geschätzt). Machen wir die Rechnung leicht und nehmen das Maximum von 100 Tonnen. In einem Jahr sind das dann also 36525 Tonnen die auf der Erde landen. Das klingt nach einer recht großen Menge; ist aber eigentlich nicht mehr als das Gewicht eines typischen Frachtschiffs. Wenn wir eine Million Jahre lang warten, sind schon 36,5 Gigatonnen aus dem All herabgefallen. Das ist schon ein bisschen mehr. Und wenn wir die gesamte bisherige Lebenszeit der Erde betrachten – immerhin 4,5 Milliarden Jahre – dann kommen wir auf ein zusätzliches Gewicht von 164 Billionen Tonnen die wir den Asteroiden zu verdanken haben.

Die Erde wird also durch das kosmische Material schwerer – aber spielt das auch eine Rolle? Die 164 Billionen Tonnen sind zwar viel, aber wenn man das zum Beispiel mit der Gesamtmasse des Mondes vergleicht, relativiert sich das schnell wieder. Der Staub aus dem All entspricht dem 1/44770tel der Mondmasse. Oder 1/31tel der Masse der Erdatmosphäre! Der Atmosphäre, nicht des ganzen Planeten. Die Erde insgesamt hat eine Masse von 6.000.000.000.000.000.000.000 beziehungsweise 6 Trilliarden Tonnen. Der Zuwachs durch die Meteoriten aus dem All während ihrer kompletten bisherigen Lebenszeit macht also noch nicht mal 3 Millionstel Prozent aus!

In Wahrheit ist der Massenzuwachs auch geringer als der Wert, den ich gerade abgeschätzt habe. Da habe ich ja mit dem Maximalwert von 100 Tonnen pro Tag gerechnet. Außerdem verliert die Erde auch immer wieder ein wenig Masse: Moleküle die sich schnell bewegen können an den äußeren Rändern der Atmosphäre bis ins All entkommen. Ungefähr 3 Kilogramm pro Sekunden entweichen auf diese Art und das summiert sich auf knapp 260 Tonnen pro Tag. Wer mitgerechnet hat, dem wird auffallen, dass das mehr ist als die 100 Tonnen pro Tag die aus dem All herunter fallen. Effektiv verliert die Erde also 160 Tonnen Masse pro Tag. Aber da das sowieso nur alles Schätzwerte sind, können wir uns am einfachsten darauf einigen, dass der atmosphärische Verlust und der Zuwachs durch den kosmischen Staub sich in etwa ausgleichen. Die Masse der Erde ändert sich nicht. Und selbst wenn wir den Zuwachs bzw. den Massenverlust isoliert betrachten, wäre die Veränderung in der Erdmasse global gesehen so gering, dass es keinerlei Auswirkungen zum Beispiel auf ihre Bahn um die Sonne hat. Es gibt viele Dinge über die man sich angesichts vom Himmel fallender Asteroiden Sorgen machen kann. Aber der Massenzuwachs gehört mit Sicherheit nicht dazu!

Mehr Antworten findet ihr auf der Übersichtsseite zu den Fragen, wo ihr selbst auch Fragen stellen könnt.

Kommentare (22)

  1. #1 rincewind.ii
    30. März 2015

    Danke für die Aufarbeitung! Dass die Bilanz negativ ist, wusste ich auch noch nicht.
    Diesen Massezuwachs habe ich mal von Kreationisten als Argument bekommen, dass die Erde noch nicht so alt sei, wie die Geologie meint. Schließlich müssten wir dann ja alle knietief in Kometenstaub waten! Ich habe mit dem Menschen mal eine Überschlagsrechnung gemacht und dann war erstmal erstaunte Ruhe. Aber dann kam: aber da gibt’s noch so viele andere Unstimmigkeiten…
    Naja, so sind sie…

  2. #2 mesut
    30. März 2015

    Ja – unter den leichten Atomen, die den Planeten verlassen, ist leider auch das gute Helium, das wir analytischen Chemiker für den Betrieb unserer Gaschromatographen bevorzugen. Es ist absehbar, dass man da in den nächsten Jahren (spätestens Jahrzehnten) immer mehr auf Alternativen (z. B. Wasserstoff) wird umsteigen müssen.

  3. #3 André K.
    30. März 2015

    Wir sind bei uns leider auch Heliumvernichter – allerdings liegt das nicht wirklich an uns, sondern den Vorschriften… Viele Jahrzehnte wurden Wetterballone mit Wasserstoff gefüllt. Natürlich musste man dabei gewisse Sicherheitsbestimmungen beachten – aber mir ist kein Fall bekannt, dass es während des Füllens der Ballons mal zu einem Unfall (also Explosion oder _Brand) gekommen ist. Seit einigen Jahren dürfen wir nun wegen irgendwelcher (europäischen) Richtlinien nur noch Helium verwenden – und das sind nicht geringe Mengen. Leider ist Helium deutlich teurer als Wasserstoff – und was weg ist, ist weg…

  4. #4 Emanuel-S
    Wien
    30. März 2015

    Finde das sehr fein, dass auch dieses Thema mal aufgearbeitet worden ist. Spannende Sache, hätte – nach alten Büchern in der Kindheit – mit einem stetigen, langsamen Zuwachs gerechnet, aber natürlich ja… es geht auch was verloren. Hatte da zu kurz gedacht bisher.

  5. #5 peer
    30. März 2015

    “Dass die Bilanz negativ ist, wusste ich auch noch nicht.” Wobei ich vermute, dass zumindest ein Teil des “Staubes”, der die Erde verlässt, auch ein teil des Staubes ist, der die Erde wieder betritt :-)

  6. […] der Florian, das ist so ein kluger, junger Kopf, der sehr viel über Astronomie weiß, mal eben erklärt hat, dass die Erde durch Kometenstaub und Stückchen, die vom Weltall auf uns herabrieseln, trotzdem […]

  7. #7 DasKleineTeilchen
    30. März 2015

    @rincewind: jaja, die lieben kreationisten; mit denen werden wir uns in zukunft leider verstärkt auseinandersetzen müssen:

    http://www.sciencenordic.com/scientists-warn-creationism-rise-europe

  8. #8 Der Gärtner
    30. März 2015

    Die Erde war ja nicht immer so groß wie heute. Vor grob 4,5 Mrd Jahren gab es ja nur die Staubscheibe um die junge Sonne aus der dann die Planeten entstanden (gewachsen) sind.
    Wann hatte die Erde etwa die heutige Größe? Ging das recht schnell oder hatte das länger gedauert?

  9. #9 Florian Freistetter
    30. März 2015

    @Der Gärtner: “Wann hatte die Erde etwa die heutige Größe? Ging das recht schnell oder hatte das länger gedauert?”

    Naja, die Entstehung der Planeten läuft auf Zeitskalen von ~10 Millionen Jahren ab. Endgültig “die Erde” wurde unser Planet aber erst nach Kollision mit Theia, bei der der Mond entstanden ist. Da hat sich nochmal ordentlich was an der Masse geändert…

  10. #10 Michael J. Hußmann
    31. März 2015

    Ich finde es ja lustig, hier von einer Gewichtszunahme – statt einer Massenzunahme – zu reden. Wo war noch mal die Waage, auf der wir die Erde wiegen könnten? Eigentlich ist die Frage nach der Gewichtszunahme doch eine Scherzfrage, denn unabhängig von ihrer Masse ist die Erde in ihrer Umlaufbahn gewichtslos.

  11. #11 PDP10
    31. März 2015

    @Michael J. Hußmann:

    “Ich finde es ja lustig, hier von einer Gewichtszunahme – statt einer Massenzunahme – zu reden.”

    Im Artikel ist nur von “Gewichtszunahme” die Rede, wenn es um Material geht, dass ins Schwerefeld der Erde gerät und dessen Gewicht.

    Ansonsten geht es nur um Massenzunahme.

    Danke, dass Sie den Artikel so sorgfältig gelesen haben, bevor Sie hier kommentieren.

  12. #12 PDP10
    31. März 2015

    test …

  13. #13 Florian Freistetter
    31. März 2015

    @Michael: “Ich finde es ja lustig, hier von einer Gewichtszunahme – statt einer Massenzunahme – zu reden.”

    http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2013/03/02/die-tyrannei-der-prazession-behindert-die-wissenschaftskommunikation/

    Ich denke jeder der den Artikel liest, wird wissen, worum es geht.

  14. #14 Lercherl
    31. März 2015

    Florian, darf ich mir solche Zahlen in Exponentialdarstellung wünschen? Was Trilliarden sind, weiß ich nicht auswendig und halte Angaben in -onen und -arden für alles, was größer als Milliarden ist, für unpraktisch, und obendrein besteht die Verwechslungsgefahr mit englischen billions. Bei 6.000.000.000.000.000.000.000 verzähle ich mich garantiert. Was spricht gegen 6 x 10^21? Vermutlich kann man die Blogsoftware auch dazu überreden, hochgestellte Ziffern darzustellen.

  15. #15 Florian Freistetter
    31. März 2015

    @Lercherl: “Florian, darf ich mir solche Zahlen in Exponentialdarstellung wünschen?”

    Du darfst schon. Aber ich werde wohl meistens doch bei der normalen Darstellung bleiben. Exponentialzahlen sind für viele genau so unverständlich. Und in dem Fall sind das ja auch Zahlen, die man so oder so nicht verstehen kann, egal welchen Namen oder welche Bezeichnung sie haben. Die vielen Nullen sollen nur aussagen: Das ist eine GROSSE Zahl! Und um sie einzuordnen bringe ich danach ja extra ein paar Vergleiche.

  16. #16 bewitchedmind
    1. April 2015

    Florian, könntest du nicht mal einen schönen Erklärbärartikel zur Exponientialdarstellung machen und jeweils drauf verweisen, wenn du wieder mal mit großen Zahlen hantierst? Wenn es um den Wow!-Faktor geht, spricht ja auch bei Exponentialdarstellung nichts dagegen, noch ein “das ist eine 1 mit drölfzigtausend Nullen :O” einzuschieben. 😉
    Würde der Lesbarkeit dienen und interessierte Laien könnten noch was lernen. :)

  17. #17 Michael J. Hußmann
    1. April 2015

    @PDP10: „Im Artikel ist nur von “Gewichtszunahme” die Rede, wenn es um Material geht, dass ins Schwerefeld der Erde gerät und dessen Gewicht.“

    So bierernst hatte ich meinen Kommentar ja gar nicht gemeint, aber wenn Du es denn wirklich so genau nehmen willst, ergibt Deine Interpretation auch keinen Sinn: Das zusätzliche Material hat zwar im Schwerefeld der Erde ein Gewicht, bewirkt aber keine Gewichtszunahme der Erde. Darin liegt ja der Witz: Wenn ich etwas zu mir nehme, werde ich schwerer; die Erde wird es nicht.

  18. #18 Spritkopf
    1. April 2015

    @Michael J. Hußmann

    Das zusätzliche Material hat zwar im Schwerefeld der Erde ein Gewicht, bewirkt aber keine Gewichtszunahme der Erde.

    Verstehe ich nicht. Hat die Erde kein Gewicht? Was ist mit dem Schwerefeld der Sonne, in dem die Erde sich befindet?

  19. #19 PDP10
    1. April 2015

    @Spritkopf:

    “Hat die Erde kein Gewicht? Was ist mit dem Schwerefeld der Sonne, in dem die Erde sich befindet?”

    Nu komm ihm doch nicht mit solcherlei Haarspaltereien!

    😉

  20. #20 UMa
    30. April 2015

    Wenn ich jetzt die Masse des K/T-Impaktors auf 66 Millionen Jahre verteile, komme ich auf deutlich mehr als 100 Tonnen pro Tag. Der Massenzuwachs wird offenbar nicht durch Staub sondern durch sehr große Objekte bestimmt.

  21. […] aber trotzdem ist jede Menge los. Es herrscht ein ständiges Kommen und Gehen: Jeden Tag landen Dutzende Tonnen Material aus dem All auf der Erde und auch andere Planeten werden ständig von kosmischen Geschossen getroffen. Aber umgekehrt läuft […]

  22. #22 Peter
    19. Juli 2018

    Wenn Massenzuwachs und Verlust sich in etwa die Waage halten, wird die Erde zwar nicht schwerer, aber dichter. Denn Stoffe mit geringer Dichte (z. B. Wasserstoff) entweichen ja eher ins All als schwerere Stoffe (z. B. Kohlenstoffdioxid oder Metalle wie Eisen).

    Vielleicht gibt es ja deshalb in unserer heutigen Atmosphäre kaum noch Wasserstoff und Helium.
    Eine andere Erklärung dafür wäre, dass diese Gase schon zum Großteil ins All gelangt sind, als die Ur-Erde noch ein glühend heißer Ball aus Magma war.