Ein ganz besonderer Meteorit: NWA 11119, Trümmerstück einer planetaren Schaumkrone

Die letzten beiden Beiträge handelten von Ryugu, einem kleinen Asteroiden mit (wohl) chondritischer, also sehr primitiver mineralogischer Zusammensetzung. Jetzt ein Beitrag zum Thema Achondrite – also Meteorite von Asteroiden, in denen die Kernbildung (zumindest teilweise) stattfand.

Die Mutterkörper der Chondrite sind also so etwas wie Schutthaufen oder Sedimente des ganz frühen Sonnensystems, wo die pristinen Ausgangsbauteile (Chondren, CAIs etc.) zwar durch Wasser und ein wenig Hitze umgewandelt, aber nie komplett aufgeschmolzen wurden. Auf den Mutterkörpern der Achondrite fand hingegen zumindest teilweise Aufschmelzung statt. Im Extremfall bildete sich ein Kern aus Eisen und Nickel (plus sich chemisch ähnlich verhaltender Elemente). Drumherum entstand ein Mantel vor allem aus Silikaten (Hier eine schöne Einführung zum Thema auf PSRD). Und ganz oben drauf eine ebenso silikathaltige Kruste, wie die Schaumkrone auf einem guten Bier. Also so was wie eine kleine Ausgabe der Erde. Das macht die Achondrite sehr interessant, man kann aus ihnen einiges über den inneren Aufbau der Erde herleiten. Zum Beispiel aus den Eisenmeteoriten – eben Proben des Kernes von Kleinplaneten. An solches Material kommt man auf der Erde nicht heran. Dann gibt es noch die Stein-Eisen-Meteorite, die Proben aus der Grenzregion von Kern und Mantel sein könnten, oder gar chaotische Mixturen aus Metall und Silikat aus großen Kollisionen.

In diesem Beitrag aber geht es einen steinigen Achondriten mit dem schönen Namen NWA 11119 (Bulletin-Link). NWA steht für Northwest Africa, die Fundregion ist irgendwo in Mauretanien (es gibt sicher genauere Koordinaten, die aber aus diversen Gründen nicht bekannt gemacht werden). Ganze 453 Gramm wurden gefunden, und die Kollegen haben sich mit 23 Gramm für ihre Forschungen begnügen müssen. Aber das reicht völlig für den verfügbaren analytischen Gerätepark.

Poorna Srinivasan, Doktorandin am renommierten Institute for Meteoritics an der Uni New Mexico in Albuquerque und ihre Mitstreiter haben in Silica-rich volcanism in the early solar system dated at 4.565 Ga sich mit diesem sehr interessanten Achondriten beschäftigt. Veröffentlicht wurde das Ganze im Open-Source Ableger von Nature, Nature Communications. Das hat den Vorteil, dass es öffentlich zugänglich ist. Lobenswert (aber auch teuer für die Autoren…)

Was also zeichnet den extraterrestrischen Felsen NWA 11119 aus? Da ist seine mineralogische Zusammensetzung: Er besteht zu knapp 30% aus Tridymit, einer SiO2-Variante ähnlich dem Quarz. Das ist unter Meteoriten bisher einmalig. Die meisten Achondrite sind ziemlich mafisch oder basaltisch von der Zusammensetzung, was so etwas wie Tridymit praktisch ausschließt. Generell ist SiO2 sehr selten unter Meteoriten und auch auf den anderen terrestrischen Körpern, während es auf diesem unseren Planeten eines der häufigsten Minerale der kontinentalen Kruste ist. Also was von ganz oben, die Schaumkrone eben. Und um solche SiO2-reichen Gesteine zu bilden, braucht eine recht komplizierte magmatische Evolution, was man eher auf den großen Planeten vermutet. Petrologisch enspricht NWA 11119 einem irdischen Dazit/Andesit, Gesteine mit mittlerem SiO2 Gehalt. Interessanterweise ist die Bildung andesitischer Magmen auf der Erde auch noch nicht eindeutig geklärt, es könnte recht einfach sein – aus Aufschmelzung basaltischen Materials, oder komplizierter, als Teil der Plattentektonik. Die Spurenelemente (hier Seltene Erden) deuten auf eine eher simple Entstehung hin, aber so richtig konnte bisher kein meteoritisches Material als potentieller Ausgangskandidat identifiziert werden.

Und alt ist das Teil. 4564.8 Millionen Jahre, plus/minus 0.3 Millionen, so gut kann man das heutzutage schon messen, hier mit dem 26Al–26Mg-System. Und das bedeutet auch, das sich das Gestein höchstens 3.5 Millionen Jahre nach Startschuss für das Sonnensystem gebildet hat –  also noch inmitten der frühen protoplanetaren oder zirkumstellaren Scheibe, während der frühesten Planetenbildung. Die zeitliche Abfolge im ganz frühen Sonnensystem ist eine Sache, bei der sich in den letzten 20 oder so Jahren einiges getan hat. Bis dahin stellte man sich das recht linear vor – erst entstanden die ganzen primitiven Teile wie Chondren, die sich dann zu den ersten Mutterkörpern akkretierten, von denen dann welche aufschmolzen und die differenzierten Achondrite bildeten. Gefolgt von der weiteren Planetenbildung. In der Zwischenzeit ist das Bild deutlich komplizierter, es gab wohl schon sehr früh differenzierte Mutterkörper.

Und dann die Sauerstoffisotopie des Meteoriten (das ist Abbildung/Figure 4 im Paper). Die Sauerstoffisotopie ist in der Meteoritenforschung das Mittel, um einen Meteoriten eindeutig in eine Schublade zu sortieren. Steinmeteorite bestehen zu einem großen Teil aus Sauerstoff (Als Teil des SiO4-Tetraeders, welcher das Grundgerüst der Silikate bildet). Und auch in Eisenmeteoriten gibt es silikatische Einschlüsse. Also ein prima Mittel, Verwandschaftsbeziehungen festzustellen.

Proben mit ähnlicher Isotopie könnten durchaus vom selben Körper stammen. Und da wird es interessant. Denn welche anderen Meteorite haben eine ähnliche Sauerstoffisotopie. Da wären NWA 7325. Von dem haben wir schon gehört, ein potentieller Meteorit vom Merkur (hier ein Paper von unserer Arbeitsgruppe dazu). Und ein Fragment von Almahata Sitta. Auch kein ganz unbekannter Fall (im doppelten Sinne des Wortes).

Nur können diese grundverschiedenen Meteorite irgendwie entwicklungstechnisch miteinander verkuddelt werden? Schwierig. So richtig passen die nämlich im Detail nicht zusammen. Das Fe/Mn-Verhältnis, auch sehr charakteristisch für verschiedene Ausgangskörper, ist bei allen dreien verschieden, was dann darauf hindeutet, das NWA 11119 vielleicht doch von einem bisher unbekannten Mutterkörper stammt. Aber, und das ist das Fazit, es gibt jetzt einen Meteoriten in den Sammlungen, der auf komplizierte magmatische Vorgänge im allerfrühesten Sonnensystem hindeutet. Über die Größe des Körpers kann man (noch) keine Aussage treffen, aber die unterschiedliche Sauerstoffisotopie deutet dann doch darauf hin, dass wir vielleicht eine Probe eines recht weit entwickelten Kleinplaneten besitzen. Und noch ein Abstract einer anderen Gruppe über die magnetischen Eigenschaften.

Was aus diesem wurde, ist reine Spekulation, wir kennen nicht den Asteroiden, von dem er kam. Mittels Spektroskopie könnte das bei der speziellen Zusammensetzung sogar machbar sein. Der Mutterkörper könnte aber nur noch ein Trümmerstück eines größeren Körpers sein, der irgendwann im frühen Sonnensystem als Bestandteil eines der größeren Planeten endete.Die Probe wird sicherlich noch weiter intensiv untersucht werden, das Gesamtbild wird sich dann hoffentlich weiter vervollständigen.

Also nächstes dann was über die diesjährige EPSC in Berlin.

 

 

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.

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