Meteorite sind natürlich (!) zunächst mal seltene wissenschaftliche Proben, die auch entsprechend behandelt werden sollten. Ist in der Regel selbstverständlich. Natürlich gab es Zeiten, wo man noch eine andere Sicht der Dinge hatte, und so ist es nicht verwunderlich, dass gerade Eisenmeteorite gerne mal anderen Verwendungszwecken zugeführt wurden.  Und das führt uns zu einer weiteren Verbindung zweier verschiedener Forschungsgebiete, dieses mal der Archäologie und der Meteoritenforschung.

Da ist natürlich Vorsicht angebracht. Die Verbindung von Archäologie und Dingen extraterrestrischer Herkunft zieht gerne auch eher grenzwissenschaftlich, ja esoterisch angehauchte Zeitgenossen an (z.B. Pyramiden-Erich, wir älteren erinnern uns).

Aber es gibt auch seriöse Forschung auf diesem Gebiet. Zum Beispiel hat Diane Johnson, eine Bürokollegin aus einer alten Wirkungsstätte von mir in Großbritannien die Untersuchungen archäologischer Artefakte, die aus Meteoriten hergestellt wurden, sogar zu ihrem Forschungsgebiet gemacht. Eine weitere, mehrheitlich italienische Gruppe um Daniela Comelli (Mailand) hat jetzt eine weitere Studie veröffentlicht: The meteoritic origin of Tutankhamun’s iron dagger blade (Hier gibt es das Paper für umsonst, sehr lobenswert).

Pharao Tutankhamun ist hierzulande als Tutanchamun bekannt. 18.Dynastie, 1332 bis 1323 v. Chr., Danke Wikipedia. Aber da war doch noch was. Genau, das war der Pharao, dessen Grab 1922 von einem gewissen Howard Carter geknackt wurde. Und wir wissen ja alle, die das endete (Kreisch!). Aber als kühler, rationaler Naturwissenschaftler lässt man sich von so was dann doch nicht beeindrucken. Also hoffen wir mal, keine Serie an bizarren Todesfällen unter Meteoritenforschern in den nächsten Jahren erleben zu müssen  </schweissvonderStirnwisch>.

Was also gibt das Papyrus Paper in Meteoritcs&Planetary Science preis ? Zum einen, dass die Idee nicht ganz neu ist –  aber die bisherigen Untersuchungen halt weit auseinander lagen, um ein eindeutiges Urteil zu fällen.  Ein großes Problem ist, die Artefakte in ein Labor zu kriegen, um sie richtig zu untersuchen. Es handelt sich eben um einmalige Objekte, die wohl nicht so gerne ausgeliehen werden. In diesem Fall einer der beiden Dolche, die im Grab des Pharao gefunden wurden. Einer mit einer Klinge aus Gold (auch nicht schlecht), der andere mit einer aus Eisen (das damals wertvoller als Gold war).

Wie also hat man den extraterrestrischen Ursprung des Eisens bestimmt? Mit einer eigentlich schon recht alten Technik, der Röntgenfloureszenz-Analyse (RFA). Dabei wird die Probe mit einem Röntgenstrahl über einen Wellenlängenbereich bestrahlt, was Elektronen in den Atomen der Probe aus ihren Orbitalen heraus hüpfen lässt. Danach fallen Elektronen aus höheren Orbitalen in die ‘leeren’ Orbitale zurück, und geben dabei eine charakteristische Energiemenge ab. Und die erlaubt, die Elemente in einer Probe quantitativ zu bestimmen. Die Technik ist für Mineral- und Metallproben zunächst mal nicht-destruktiv, schon mal ein großer Vorteil. Allerdings werden Proben in der Regel für eine verbesserte Qualität der Analyse pulverisiert und zu Schmelztabletten verarbeitet. Das war bei dem Dolch verständlicherweise nicht machbar, also wurde ‘in-situ’, direkt auf der Probe in einem Labor im Ägyptischen Museum zu Kairo gemessen. Solche ‘in-situ’-Messungen sind gerade mit neueren Geräten durchaus machbar. Es gibt sogar schon kleine Handgeräte, zu meiner Studentenzeit waren die RFA noch in der Größe eines Schreibtisches. Zur Kalibrierung wurden Metallproben sowie Eisenmeteorite mit schon genau bestimmter Zusammensetzung gemessen, um die Ergebnisse interpretieren zu können.

Wie aber unterscheidet man einen Meteoriteneisen von irdischem Metall ? Erst mal was über die Eisenmeteorite an sich. Sie bestehen natürlich nicht nur aus Eisen, sondern aus allen Elementen, die sich geo/kosmochemisch ähnlich verhalten. Das nennt sich nach der Einteilung der Elemente durch Victor Goldschmidt die siderophilen Elemente. Das sind erst mal Eisen, Nickel und Kobalt. Aber auch Mangan, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Rhenium, Osmium, Iridium, Platin und Gold gehören in den engeren Kreis. Im Periodensystem der Elemente ist das in etwas Gruppe 7-10. Da die Elemente bildungsbedingt nicht in gleichen Mengen vorkommen (siehe den vorhergehenden Beitrag), ist es aber aussichtslos, einen Eisenmeteoriten aus Gold oder Platin zu finden, diese Elemente kommen nur in Spuren vor (aber natürlich häufiger als in Steinmeteoriten). Es dominieren Eisen und noch Nickel (das noch bis zu beinahe 20% ausmachen kann). Der Rest ist dann unter ferner liefen.

Und wie kam es dazu, dass sich diese Elemente derart konzentrierten ? Eisenmeteorite sind die abgekühlten Kerne differenzierter Planetesimale (heut in der Form von Asteroiden bekannt). Wahrscheinlich entstanden aus chondritischem Ausgangsmaterial, das in den ersten Millionen Jahren des Sonnensystems durch den Zerfall kurzlebiger Isotopen aufgeheizt wurde. Dabei schmolz der bis zu ein paar hundert Kilometer durchmessende Mutterkörper auf. Dichtes Material (Siderophile) wanderte in den Kern, der Rest bildete Mantel und Kruste, vor allem aus den Silikaten (schöner Artikel aus Hawaii hier).

Eisenmeteorite bestehen aber nicht nur aus dem Eisenmaterial. Sie zeigen Einschlüsse z.B. aus Sulfiden und Silikaten. Der Übergang zu den Stein-Eisenmeteoriten ist eher fliessend. Letztere sind in Form der Pallasite mit kleinen Oliveneinschlüssen visuell sehr attraktiv. Die Mesosiderite sind wilde Mixturen aus Gesteinsfragmenten und Metall, wohl Überreste jener Kollisionen im frühen Sonnensystem während der Wachstumsphase.

Was also kam bei den Untersuchungen des über 30 cm langen Dolches heraus ? Das Metall zeigt eben die erwarteten erhöhten Nickel- und Kobaltgehalte, die eindeutig auf eine meteoritische Herkunft hindeuten. Leider lies sich die Zusammensetzung nicht genau genug bestimmen, um das Metall einer bestimmten Untergruppe der Eisenmeteorite zuzuordnen (auch Eisenmeteorite haben so was wie einen Stammbaum).

Zu einem Dolch aus Meteoriteneisen passt auch, dass sich die Bezeichnung für Eisen in etwa zu der Zeit Tutanchamuns zu “Iron of the Sky” wandelte, was ja auch passen würde. Ein Eisenklotz,der spektakulär vom Himmel fällt, das beeindruckt auch heute noch ungemein, und sollte früher wohl noch eindrücklicher gewesen sein.