Heavy Metal, Planetar: Mission zu (16) Psyche

Eines der Klischees über Meteorite (zumindest mein Eindruck) ist das des Eisenmeteoriten. Tatsächlich sind die meisten Meteorite Steinmeteorite, Eisenmeteorite halten es auf der oxidierenden Erdoberfläche aber länger in erkennbarer Form aus. Das scheint auch auf dem Mars zu gelten, dort gelang es nämlich auch, Eisenmeteorite auf der Oberfläche zu identifizieren.

Dennoch werden die Eisenmeteorite in der Forschung eher wenig berücksichtigt. Die reinen Eisenmeteorite sind, obwohl visuell spektakulär, etwas langweilig. Sie bestehen halt in erster Näherung (fast) nur aus einer Eisen-Nickel Legierung. Ist im Detail natürlich, wie üblich in der Planetologie, viel komplizierter. Da gibt es dann noch die Einschlüsse, aus Silikaten, Sulfiden und ganz abgefahrenem Zeug – Phosphide, Carbide, Diamant und so weiter. Ab einer gewissen Menge an Einschlüssen spricht man dann von den Stein-Eisen Meteoriten. Und an denen kann man die apokalyptische Entstehung sehr schön nachvollziehen, in der Gruppe der Mesosiderite hat man es mit unregelmäßig geformten Trümmern in einer Metallmatrix zu tun. Man kann richtig sehen, was für Kräfte hier am Werk waren. Die visuell sehr schönen Pallasite hingegen sind wohl Repräsentanten der Kern/Mantel-Grenze eines differenzierten Himmelkörpers. Damit man mal einen Eindruck bekommt: Ein etwas älteres, aber nach wie vor substanzielles Werk von V.F.Buchwald, das Handbook of Iron Meteorites, ist für umsonst bei der Uni Hawaii herunterladbar.

Dabei handelt es sich bei dieser Meteoritengruppe um etwas höchst faszinierendes – nämlich um den Metallkern eines Himmelskörpers. Um ein wenig auszuholen – Meteorite kommen von Mutterkörpern – in der Regel Asteroide, aber auch Mond und Mars. Die Mutterkörper kann man (ganz) grob in zwei Gruppen einteilen – primitiv und differenziert.  Die primitiven haben sich seit Anbeginn des Sonnensystems mineralogisch nicht fundamental verändert, repräsentieren also das ‚Urmaterial‘, die Bauklötze des Sonnensystems. Anders die differenzierten Mutterkörper. Diese sind teilweise oder ganz aufgeschmolzen, dank kurzlebiger Isotope (üblicher Verdächtiger 26Al->26Mg), die beim Zerfall ordentlich Wärme produzierten. Ausreichend, um Gestein zu schmelzen. Eisen und chemisch ähnliche Elemente wie Nickel und Kobalt bildeten den dichten Kern. Der silikatdominierte Rest bildete den Mantel und die leichte Kruste. Die Verteilung der chemischen Elemente in geologischen Einheiten,gemäß ihrem Einbau in verschiedenen Mineralen (die Goldschmidt Klassifikation) wurde anhand der Anreicherung in verschiedenen Meteoritengruppen bestätigt.

Soweit, so gut. Nun war das junge Sonnensystem, wie hier öfters erwähnt, ein sehr gewalttätiger Ort. Eigentlich haben nur wenige der ursprünglichen akkretierten Körper das Massaker überlebt. Die meist wurden in größere Körper eingebaut – vor allem in die Planeten. Asteroide (und eigentlich auch Kometen) sind wie übriggebliebener Bauschutt, der manchmal um Bauplätze herum noch rumliegt. Oder, wie es Erik Asphaug mal so schön beschrieb: „If finished planets are the loaves of bread, asteroids are the scraps on the floor of the bakery“ (Asphaug, Growth and Evolution of Asteroids, Annual Reviews of Earth and Planetary Sciences). Allerdings wurden auch die übrig gebliebenen Asteroide ordentlich durch die Mangel genommen, viele sind das Ergebniss unzähliger Kollisionen.

Und diese Kollisionen laufen nicht nach demselben Schema ab. Es gibt da die Volltreffer, Teiltreffer (Hit-and Run) und die Beinahe-Kollisionen (Tidal Encounters). Und diese Vorgänge hatten charakteristische Auswirkungen auf die involvierten Planetesimale. Bei den Hit-and-Run Kollisionen werden dann Teiles der involvierten Körper abgeschert. Aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften des Eisenkerns und der Silikatmantels, bauen sich an der Kern-Mantel-Grenze gerne Scherkräfte auf, es ist eine Art planetare Sollbruchstelle. Wie üblich was gutes von Asphaug et al. zum Thema hier (für lau auf ArXiv), und von Ed Scott auf PSRD. In der Regel geht nicht alles abgesäbelte Material verloren – das meiste reakkretiert auf den größeren der beiden Kollisonspartner. Man kann den in solchen Prozessen produzierten Feinstaub sogar in anderen, jungen Sonnensystemen beobachten, Stichwort Debris Disks. In extremen Fällen kann es vorkommen, dass als Ergebnis eines solchen Teiltreffers ein praktisch nackter Eisenkern zurückbleibt. Hier noch ein Vortrag (mit Animationen!) von der AGU (American Geophysical Union) vor ein paar Jahren zum Thema. Da kriegt man auch einen Eindruck, wie ein gelungener Tagungsvortrag abläuft (meine sind da deutlich trockener&simpler).

Ein schönes Beispiel für einen solchen freigelegten Kern ist Asteroid (16)Psyche. Und zu diesem Asteroiden gibt es bald eine eigene Mission, passend Psyche benamst. Was Asteroide betraf, wurden bisher halt nur die gängigen, silikatreichen Typen besucht, sehr prominent in jüngerer Zeit Vesta und Ceres durch Dawn. Zeit also, sich mal so eine Eisenkugel aus der Nähe zu betrachten. Was können wir von dem Trip erwarten? Im Gegenatz zu den bisherigen Missionen dürfte in diesem Fall das Vorwissen am geringsten sein. Bisher hatten wir es in allen Fällen mit von Regolith, also Geröll, bedeckten Oberflächen zu tun. Wie es auf einer Kanonenkugel wie Psyche aussieht ? Keine Ahnung. Riesige Dellen?  Bizarre Eisenfigmente ?  Wird unter Umständen visuell sehr ergiebig, wissenschaftlich auf jeden Fall. Denn an so einen Planetenkern kommt man logischerweise nicht so richtig ran, da sind dann solche Beobachtungen (und die Eisenmeteorite) äußerst praktisch.

Zusätzlich zum Metall wurde auch Gestein gesichtet (ArXiv), vor allem die gängigen Pyroxene, Wald-und Wiesensilikate. Es wurde sogar etwas Wasser auf dem Körper detektiert (ArXiv). Das kann, muss aber nicht, Orginalmaterial des Mantels sein – genauso gut kann es sich um später akkretiertes Material handeln. Da wird es interessant, ob sich eine Verbindung zu den verschiedenen Gruppen der Eisenmeteorite herstellen lässt.

Und dafür ist Psyche recht gut ausgestattet: Zunächst muss die Sonde erst mal hinkommen (und in den Orbit eintreten). Dafür gibt es ein Ionentriebwerk, die scheinen sich langsam durchzusetzen. Und dieses ist Solar betrieben. Der Multispectral Imager ist eine Kreuzung aus Spektrometer und Kamera, mit der die Mineralogie auf der Oberfläche Pyches in etwa 500 m/Pixel kartiert werden wird. Für die Chemie ist der Gamma Ray and Neutron Spektrometer zuständig. Auch ein potentielles Magnetfeld ist von Interesse, dafür ist der Magnetometer an Bord. Um eine Idee des inneren Aufbaus zu bekommen, kann die Position sehr exakt bestimmt werden, so daß das Schwerefeld vermessen werden kann.

Das Hauptquartier der Sonde ist an der Arizona State University (ASU), wo sehr, sehr viel in Richtung Planetologie geht. Principal Investigator (PI), also die Person die ihre Unterschrift unter alles macht und das Ganze erst in die Gänge gebracht hat, ist Lindy Elkins-Tanton von der ASU. Start ist für 2023 geplant, Ankunft wäre in dem Fall 2030. Wird interessant werden.

 

 

Mein Interesse an Planetologie und Raumforschung begann schon recht früh. Entweder mit der Apollo/Sojus Mission 1975. Spätestens aber mit dem Start der Voyager-Sonden 1977, ich erinnere mich noch wie ich mir mein Leben in der fernen Zukunft des Jahres 1989 vorzustellen versuchte, wenn eine der Sonden an Neptun vorbeifliegen würde.Studiert habe ich dann Mineralogie in Tübingen (gibt es nicht mehr als eigenständiges Studienfach). Anstatt meinen Kommilitonen in die gängigen Richtungen wie Keramikforschung zu folgen, nahm ich meinen Mut zusammen und organisierte eine Diplomarbeit über Isotopenanalysen von Impaktgestein aus dem Nördlinger Ries Einschlagkrater. Dem folgte dann eine Doktorarbeit über primitive Meteorite in Münster.Nach 10 Jahren als PostDoc in verschiedenen Ecken der Welt arbeite wieder am Institut für Planetologie in Münster, an Labormessungen für die ESA/JAXA Raumsonde BepiColombo, die demnächst zum Merkur aufbrechen wird.Mein ganzes Arbeitsleben drehte sich bisher um die Untersuchung extraterrestrischer (und damit verwandter) Materialien: Gesteine aus Impaktkratern, die ganze Bandbreite Meteoriten (von den ganz primitiven Chondriten bis hin zu Marsmeteoriten). Zu meiner Forschung gehören auch Laborexperimente, in denen Vorgänge im frühen Sonnensystem nachgestellt wurden.Mein besonderes Interesse ist, die Laboruntersuchungen von extraterrestrischem Material mit Fernerkundungsdaten (im Infrarot) zu verknüpfen. Das vor allem mit Daten aus der planetaren Fernerkundung durch Raumsonden, aber auch mit Beobachtungen junger Sonnensysteme durch Teleskope.

5 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. MAD MAX also im solaren Hinterhof, wo X-Mal planetare Sollbruchstellen getestet wurden und nur ein paar ganz grosse Kerls überlebten – die heutigen Planeten nämlich. Und 16/Psyche ein Überbleibsel eines zertrümmerten grösseren Brockens, der so hart getroffen wurde, dass nur gerade der nackte, metallische Kern überlebte. Ein lohnendes Objekt für eine genau Untersuchung scheint mir. Schade nur, dass 16/Psyche erst in den 2030er Jahren von Psyche erreicht und untersucht wird und das mit Instrumenten, die in den 2010ern entwickelt wurden.
    Die Resultate werden dann sicher eine Nachfolgemission rechtfertigen – hoffentlich etwas früher als in den 2060er Jahren.

  2. Chaos herrscht(e) nicht nur im solaren Hinterhof, sondern herrscht auch in der Nomenklatur für all die Brocken, die dort herumschwirren und zum Teil bei uns landen. Mindestens im Kopf des durchschnittlichen Laien herrscht dieses Chaos, angesichts einer Liste von Begriffen wie Asteroid, Meteoroid, Meteorit, Meteor, Kleinplanet, Planetoid.

    Im obigen Artikel beginnt Andreas Morlock mit dem Begriff „Meteorit“ (genauer Eisenmeteorit) um dann bei 16/Psyche anzukommen, was einige Leser auf die Idee bringen könnte 16/Psyche sei ein Meteorit (was er nicht sein kann, da noch nicht „gelandet“).
    Nach Wikipedia ist ein Meteorit (Zitat)

    ein Festkörper kosmischen Ursprungs, der die Erdatmosphäre durchquert und den Erdboden erreicht hat

    . Doch Andreas Morlock erwähnt auch Meteorite auf dem Mars und ist damit sogar allgemeiner als die Wikipedia. Korrekter als in der Wikipedia wären wohl folgende Definitionen:
    Meteorit: Festkörper kosmischen Ursprungs (meist im Sonnensystem entstanden), der auf der Oberfläche eines Planeten, Planetoiden oder Asteroiden liegt, nachdem er dort aufgeprallt ist.
    Meteorid, Asteroid, Planetoid, Planet: Frei im Sonnensystem ihre Bahnen ziehende Körper zunehmender Grösse (Meteoride sind maximal einige Meter gross, Asteroiden noch grösser und Planetoiden (auch Kleinplaneten genannt) sind verallgemeinerte Asteroiden, welche im Gegensatz zu typischen Asteroiden auch ausserhalb der Jupiter und Neptunbahn vorkommen und sich teilweise sogar wie Kometen benehmen).
    Meteor: Lichterscheinung beim Eintritt eines Himmelskörpers in eine Atmosphäre (z.B. der Erde, des Jupiters oder des Marses (Atmosphäre dort evt. zu dünn für Lichterscheinungen).

    In der Wikipedia ist bei Meteorit und Meteor immer nur die Erde erwähnt.
    Das zeigt schon einmal, dass die Wikipedia noch umgearbeitet werden muss, wenn die Menschheit zur multiplanetaren Spezies wird – ausser die zukünftigen Marsianer wollen ihre eigene Wikipedia.

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