|
Herkunft der Chondrulen geklärt?
von
Hans Zekl
für
astronews.com
10. März 2005
Die Herkunft von sogenannten Chondrulen, kleinen glasartiger Kugeln in
Meteoriten, gab den Astronomen viele Jahrzehnte Rätsel auf. Neue Simulationen
über die Entstehung des Sonnensystems liefern nun eine Lösung des Problems: Die Chondrulen könnten ein Nebenprodukt bei der Entstehung des Gasriesen Jupiter
gewesen und durch gewaltige Stoßwellen entstanden sein.
Simulation einer protoplanetaren Scheibe um einen gerade
geborenen Stern (Zentrum). Eine Stoßfront hat sich gerade bei
etwas 12 Uhr und in rund 2 astronomischen Einheiten Entfernung
vom Zentralstern ausgebildet (scharfer Rand des schwarzen
Bereichs). Die gesamte Scheibe hat einen Durchmesser von
ungefähr 40 astronomischen Einheiten. Bild:
Alan Boss (Carnegie Institution) |
Seit mehr als hundert Jahren rätseln Astronomen über die Herkunft kleiner
glasartiger Kügelchen in Meteoriten, die sogenannten Chondrulen. Sie mussten
einst starker Hitze ausgesetzt gewesen sein, doch gelang es bislang nicht, die
dafür notwendigen Bedingungen dingfest zu machen. Jetzt zeigen
Simulationsrechnungen der beiden Astrophysiker Alan. P. Boss von der Carnegie
Institution in Washington und Richard H. Durisen von der Indiana
University in Bloomington, USA, dass die Glaskügelchen ein Nebenprodukt der
Entstehung des Planeten Jupiter sind.
Chondrulen finden sich nur in Steinmeteoriten, die aus dem Asteroidengürtel
zwischen Mars und Jupiter stammen, aber nicht in irdischen Gesteinen. Mit
Durchmessern von bis zu wenigen Zentimetern sind sie recht unscheinbar, aber
ihre Struktur deutet darauf hin, dass sie einst mehrfach blitzartig geschmolzen
sind, um dann wieder rasch abgekühlt zu sein. Wie die Meteoriten gehören sie zu
den ältesten Überresten aus der Anfangszeit des Sonnensystems, als die Ursonne
noch von einer turbulenten Gas- und Staubscheibe umgeben war, aus der sich die
Planeten formen sollten. "Das Verständnis dafür, wie Chondrulen entstanden sind,
war für mehr als ein Jahrhundert eines der größten Probleme", erklärte Boss.
"Aber vor einigen Jahren erkannten Wissenschaftler, dass wohl wahrscheinlich
eine Stoßwelle für die Hitze verantwortlich war."
Doch fand niemand einen plausiblen Mechanismus dafür, diese
Meteoritenbestandteile vor etwa 4,6 Milliarden Jahren mit Hilfe einer solchen
Stoßwelle entstehen zu lassen - bis jetzt: Die neuesten Modellrechnungen zur
Entstehung des Planetensystems zeigen geeignete Stoßwellen. Sie stehen mit
Spiralarmen in der protoplanetaren Scheibe in Zusammenhang, die sich im Bereich
der Jupiterbahn bilden. Die Stoßwellen reichen dabei weit in die inneren
Bereiche der Scheibe hinein und sind besonders im Bereich des heutigen
Asteroidengürtels ausgeprägt. Dort trifft das Scheibenmaterial mit rund zehn
Kilometern pro Sekunde auf das verdichtete Material und wird dabei erhitzt. Der
Staub wird aufgeschmolzen und daraus, so die Theorie, entstehen die Chondrulen.
Die Rechnungen zeigen noch ein weiteres überraschendes Ergebnis. Die Stoßfront
treibt beträchtliche Mengen an Gas und Staub über die eigentliche Scheibe
hinaus. "Wir sehen gigantische sich windende und brechende Wellen, die sich über
die Oberfläche der Scheibe erheben. Es sieht aus wie Wellen, die sich am Strand
brechen," beschreibt Durison die Ergebnisse.
Die jetzt gefundene Lösung überzeugt auch andere Astrophysiker: So hatte
schon Steven J. Desch von der Arizona State University vor einigen Jahren
gezeigt, dass Stoßwellen für das Schmelzen der Chondrulen verantwortlich sein
könnten. "Meteoritenexperten waren immer davon überzeugt, dass Stoßwellen zu
so gut wie allem passen, was wir über Chondrulen wissen. Nur fehlte bislang eine
detaillierte Rechnung, die zeigt, warum es überhaupt zu solchen Stoßwellen
kommt. Die Simulationen von Boss und Durisen liefern die richtigen Stoßwellen
zur richtigen Zeit an der richtigen Stelle. Damit dürfte für alle
Meteoritenexperten die Sache erledigt sein."
|
