Isotope, Vergesslichkeit und Astrobazillen: Die beliebtesten Papers in der Planetologie im Juni.

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Meteorite, Planeten, Sternenstaub (und was sonst so runterfällt)
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Und mal wieder Zeit für den allseits beliebten Montatsrückblick auf die beliebtesten Paper in der Meteoritenforschung. Wie immer basierend auf dem Blog Cosmochemistry Papers. Ein bissl kurz dieses Mal, ist halt Hochsommer und meine Birne etwas matschig.

Und dann noch – (Argh!!) – mein hitzeverseuchtes Gehirn hat mich doch tatsächlich eine der beiden wichtigen Tagungen auf dem Gebiet der Planetologie vergessen lassen: Die Jahrestagung der Meteoritical Society, und zwar schon die 78te (!)

Dieses Jahr in Berkely (auch mindestens zum zweiten Male), im Gegensatz zur Lunar and Planetary Science Conference (die jährlich in Houston stattfindet), wird die Metsoc meistens an verschiedenen Orten veranstaltet. Nächstes Jahr in übrigens in Berlin. Die Tagung ist kleiner als die LPSC (etwa 400-500 Teilnehmer im Vergleich zu >>1000 in Houston). Dafür ist alles etwas familiärer, man kennt sich halt. Und die Veranstaltung konzentriert sich auf die analytische Planetologie, also die Untersuchung von extraterrestrischem Material im (vor allem) im Labor. Die Abstracts finden sich hier.

Ich bin mal wieder nicht dabei, für mich ist eher die LPSC wichtig. Dafür gibt es dann auch kleine, lokale Treffen, die auch ganz interessant sind. Wie z.B. das immer sehr empfehlenswerte Paneth Kolloquium in Nördlingen, das alle 2 Jahre stattfindet, und im Prinzip das Gegenstück zur Metsoc im deutschsprachigen Raum ist (wieder mal in diesen Herbst). Da kriegt man schön mit, was Regional auf dem Gebiet abgeht.

Falls was interessantes (sicherlich) auf der Metsoc präsentiert wird, folgt vielleicht ein Beitrag (aber nur vielleicht).

Jetzt aber zurück zum eigentlichen Thema. Dieses Mal nur vier Veröffentlichungen, da Evidence in Tissint for recent subsurface water on Mars von Chen et al. hier schon separat ausführlich besprochen wurde (und zwar in diesem Eintrag).

 

Urgestein Gerald Wasserburg (Caltech, Pasadena) und zwei Kollegen aus Italien beschäftigen sich in Isotope Anomalies in the Fe-group Elements in Meteorites and Connections to Nucleosynthesis in AGB Stars (erschienen im Astrophysical Journal und hier für lau auf arXiv) mit präsolaren Angelegenheiten. Das Augenmerk liegt auf den Isotopen der Eisen-Gruppe – in diesem Falle von Cr, Fe, und Ni. Diese Elemente werden zunächst mal bei Supernovas ausgebrütet. Dabei wird das Material des zerlegten Sterns in das Interstellare Medium geblasen, wo es dann später wiederum in neuen Sternen recycelt wird. Wenn die Elemente dabei in AGB Sterne (Asymptotic Giant Branch) Sterne (rote Riesen) niedriger Masse geraden, werden im s-Prozess durch langsame Neutronen die Isotope 54Cr, 58Fe, und 64Ni produziert. Und dann wieder ins All getreten, auch rote Riesen geben ihre äußeren Schichten in der Spätphase ab.

Es geht hier also um längerfristige Prozesse, die chemische und isotopische Entwicklung über die Lebensphasen mehrerer Sterne, im Prinzip die unserer Ecke der Galaxie. Es handelt sich um  Modelle, basierend auf bereits veröffentlichten Daten zu Gesamt (Bulk) Meteoriten und den CAI, den Kalzium-Aluminium-reichen Einschlüssen. Das sind die ersten Mineralphasen, die sich in unserem Sonnensystem direkt aus dem Ausgangsmaterial gebildet haben. Es wurde also dieses mal nichts im Labor gemessen. Schließlich muss auch mal jemand was mit dem riesigen Datenhaufen anstellen.

 

Ein weiteres Paper hat eine zunächst recht ähnliche Thematik: Intrinsic W nucleosynthetic isotope variations in carbonaceous chondrites: Implications for W nucleosynthesis and nebular vs. parent body processing of presolar materials von Christof Burkhardt (Münster) und Maria Schönbächler (Zürich), erschienen im Fachblatt für Kosmochemie, Geochimica et Cosmochimica Acta. Einen ähnlichen Tagungsabstrakt gibt es hier.

Hier geht es also um die Isotope von Wolfram. Dabei wurden Proben von drei kohligen Chondriten mit Säuren aufgelöst, um das Wolfram für die Untersuchung mit dem Massenspektrometer abzutrennen. Diese Technik erlaubt hochpräzise Analysen, aber man ist dafür auch das Material los.

Bei den Meteoriten handelt es sich um das Triumvirat von Orgueil, Murchison und Allende, allesamt gerne verwendete Vertreter für die kohligen Chondriten mit unterschiedlichem Grad an aquatischer Alteration. Allende (Typ 3) ist nicht ganz, aber weitgehend ‘ursprüngliches’ meteoritisches Material, das sich seit den frühen Tagen des Sonnensystems kaum verändert hat. Murchison (Typ 2) hingegen wurde auf seinem Mutterkörper schon ordentlich durch Flüssigkeit alteriert – die Minerale wurden im Wesentlichen zu Matsch umgewandelt. Orgueil ist das Endglied in dieser Reihe, seine Ausgangsmineralogie wurde komplett umgewandelt.

Da die kohligen Chondrite (relativ) viel präsolares Material enthalten, und dieses in der Regel recht robust ist, besteht die Möglichkeit, über diese den Grad der aquatischen Alteration genauer zu bestimmen, also zu quantifizieren. Je mehr ein Meteorit durchspült wurde, desto mehr sollten auch die stabilsten Minerale umgewandelt werden (wir reden hier wahrscheinlich von mehreren Millionen Jahren), was die Gesamtisotope beeinflussen sollte. Allerdings weiß man nicht, wie hoch der Ausgangsgehalt an präsolarem Material war, und wie die Isotopenzusammensetzung Anfangs aussah.

Schlussfolgerung der Studie ist dann auch, dass die Isotopenwerte sowohl schon von Vorgängen im ganz frühen Sonnensystem, bevor sich die Mutterkörper bildeten beeinflusst wurden, und dann auch noch durch die gründliche Wasserspülung auf den selbigen.

 

Um ein Review-Paper, eine Übersicht über ein Gebiet, handelt es sich bei  Extraterrestrial Apatite: Planetary Geochemistry to Astrobiology von Francis McCubbin und Rhian Jones (beide Uni New Mexico, Albuquerque). Erschienen in Elements, eine Art Vereinsblatt für verschiedene Gesellschaften in der Mineralogie, Geochemie, Petrologie und Planetologie. Hier gibt es leider nichts (ähnliches) zugängliches zum verlinken.

Auch wenn der Großteil eines planetaren Körpers aus Silikaten (Mantel und Kruste) und Metallkern besteht, sind auch weniger häufige Minerale (gerade) auch von großem Interesse. Wie zum Beispiel Apatit, ein Kalzium-Phosphat, dem Elements gleich eine ganze Ausgabe widmet. Apatit ist weit verbreitet in Meteoriten, und hat die praktische Eigenschaft dass ziemlich viel in seine Kristallstruktur passt. Ist also eine Art mineralogischer Mülleimer, sozusagen (das sind eigentlich die Amphibole, in die irgendwie alles reinpasst, aber die Phosphate geben schon ihr bestes). Dazu gehören z.B. Volatile wie Fluor, Chlor und OH. Aber auch die Seltenen Erden, die in der Geo- und Kosmochemie eine wichtige Rolle spielen.

So spielte Apatit eine wichtige Rolle in den jüngsten Studien, in denen es um den Wassergehalt des Mondes geht. Aber das Ganze ist dann doch wieder nicht so einfach, nur weil Apatit Wasser enthält, heißt das noch lange nicht, dass man das alles direkt auf den Mond umrechnen kann. Das ist eine zurzeit stark debattierte Angelegenheit. Auch in den Marsmeteoriten kommen die Minerale vor, und sind nützlich bei Studien über die Herkunft und Zirkulation von Wasser auf dem Mars. Das ist natürlich dann für potentielles Leben wichtig – und da spielen Phosphate als Lieferanten für Phosphor auch eine zentrale Rolle.

Das war dann auch eine prima Überleitung zum nächsten Paper.

 

Mal wieder was über Astrobiologie. Ich sagte es in der Vergangenheit, und sage es auch jetzt noch: Astrologie gegenüber bin ich doch eher skeptisch. Wobei ich als Steineklopfer natürlich nicht so viel von Biologie verstehe, aber das tun viele der Astrobiologen halt auch nicht. Andererseits, es gibt durchaus auch fähige Leute.

Potential for Microbial Oxidation of Ferrous Iron in Basaltic Glas.von Mai Yia Xiong et al. (Uni Wisconsin), erscheinen in Astrobiology.  Leider war nichts Zusätzliches zu dem Artikel zu finden, nicht mal ein Tagungs-Abstrakt oder eine Presseverlautbarung.

So wie ich das verstehe, geht es in dem Paper um die Frage, ob Eisen in Basalt als Energiequelle für Mikroben herhalten kann. Wieso Basalt ? Das ist ein gängiger Gesteinstyp nicht nur auf der Erde, sondern z.B. auch auf dem Mars. Also naheliegend für astrobiologische Experimente. Der Prozess nennt sich Chemolithotrophie, die Fähigkeit von Organismen, den Energiebedarf nicht mit Licht, sondern durch anorganische chemische Prozesse zu decken. Wenn ich das recht verstanden habe (habe nur zugriff auf den Abstrakt), scheint das Ganze nur zu klappen, wenn das Eisen vorher aus dem Basalt gelöst wird, ‘trocken’ scheint das nicht zu gehen. Scheint die Sache für marsianische Bazillen also nicht einfacher zu machen.

 

Das Fazit: Kein Nature oder Science auf weiter Flur, ist eher selten. Und zwei der üblichen Verdächtigen: Geochimica et Cosmochimica Acta, Earth and Planetary Science Letters. Dann zwei Papers in Journals aus der Nachbarschaft: Astrophysical Journal (das wichtigste Astrophysik-Journal) und Astrobiology, dem eher brauchbaren Blatt zu diesem Gebiet, mit deutlich weniger akademischer Inzucht. Und halt Elements, das es noch nicht so lange gibt, aber sich gut entwickelt. Thematisch bunt gemischt, mit leichtem Trend zu präsolarem Isotopen-Dingens, scheint mir ein Trend zu sein, der sich da abzeichnet.

Andreas Morlok

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.

1 Kommentar

  1. Hallo Herr Morlok,

    das würde auch Herrn Freud amüsieren, Zitat:

    “Mal wieder was über Astrobiologie. Ich sagte es in der Vergangenheit, und sage es auch jetzt noch: Astrologie gegenüber bin ich doch eher skeptisch.”

    Als Ex-Mineraloge empfinde ich Ihre Betrachtungsweise der Meteoritenforschung jeden Monat als einen Genuss.

    Danke und weiter so!

    Robert Kühn

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