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Wie entstehen Pallasite?
Redaktion
/ Pressemitteilung der Technischen Universität München
astronews.com
30. Juli 2020
Pallasite gehören zur Gruppe der Stein-Eisen-Meteoriten und
zählen zu den optisch schönsten Brocken aus dem All. Wie sie genau entstehen,
war bislang allerdings umstritten. Mithilfe einer neuen Hochdruckpresse ist es
einem Wissenschaftsteam nun erstmals gelungen, die Entstehung dieser Meteoriten
vollständig experimentell zu simulieren.
Pallasite gehören zur Gruppe der
Stein-Eisen-Meteoriten und zählen zu den optisch
schönsten Brocken aus dem All.
Foto: Nicolas P. Walte / TUM [Großansicht] |
"Pallasite sind die optisch schönsten und ungewöhnlichsten Meteoriten", sagt
Dr. Nicolas Walte von der Technischen Universität München. Sie gehören zur
Gruppe der Stein-Eisen Meteoriten und bestehen aus grünen Olivinkristallen,
eingebettet in Nickel und Eisen. Trotz jahrzehntelanger Forschung war ihre
genaue Herkunft jedoch bisher umstritten. Um diese Frage zu klären, untersuchte
Walte, Instrumentenwissenschaftler am Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) in
Garching, gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen des Bayerischen Geoinstituts
der Uni Bayreuth sowie der Royal Holloway University of London den
Bildungsprozess von Pallasiten. Erstmalig gelang es ihnen dabei, Strukturen
aller Pallasitarten experimentell herzustellen.
Für seine Experimente nutzte das Team die Hochdruckpresse SAPHiR, die derzeit
unter der Leitung von Prof. Hans Keppler vom Bayerischen Geoinstitut am MLZ
aufgebaut wird und die baugleiche MAVO-Presse der Universität Bayreuth. Noch
erhält SAPHiR zwar keine Neutronen der Forschungs-Neutronenquelle, es ist jedoch
bereits möglich, Experimente unter hohem Druck und hoher Temperatur
durchzuführen.
"Mit einer Presskraft von 2400 Tonnen kann SAPHiR eine Probe auf einen Druck
von 15 Gigapascal (GPa) und auf Temperaturen über 2000 °C bringen", erläutert
Walte. "Das ist mehr als das Doppelte des Drucks der benötigt wird, um Graphit
in Diamant zu verwandeln." Um die Kollision zweier Himmelskörper zu simulieren,
reichte dem Forschungsteam allerdings schon ein Druck von einem GPa bei 1300 °C.
Bis vor Kurzem glaubte man, dass Pallasite aus der Grenze zwischen Eisenkern
und Gesteinsmantel von Asteroiden stammen. Einer neueren Theorie zufolge
entstehen Pallasite näher an der Oberfläche bei der Kollision mit einem anderen
Himmelskörper. Bei dem Einschlag vermischt sich geschmolzenes Eisen aus dem Kern
des Projektils mit dem olivinreichen Mantel des Mutterkörpers. Die
durchgeführten Experimente bestätigten jetzt die Einschlagshypothese.
Eine weitere Voraussetzung für die Bildung von Pallasiten ist, dass sich
Eisenkern und Gesteinsmantel des Asteroiden zuvor teilweise getrennt haben
müssen. Dies geschah kurz nach seiner Entstehung vor etwa 4,5 Milliarden Jahren.
In dieser Zeit heizte sich der Asteroid auf, bis die dichteren metallischen
Bestandteile aufschmolzen und zum Zentrum des Himmelskörpers absanken. Die
entscheidende Erkenntnis der Studie ist, dass beide Prozesse, die Trennung von
Kern und Mantel und der darauf folgende Einschlag eines weiteren Himmelskörpers,
für die Entstehung von Pallasiten nötig sind.
"Allgemein sind Meteoriten die ältesten direkt zugänglichen Bestandteile des
Sonnensystems. Das Alter des Sonnensystems und seine frühe Entstehungsgeschichte
kennt man hauptsächlich durch die Untersuchung von Meteoriten", erklärt Walte.
"Erde und Mond entwickelten, genau wie viele Asteroiden, mehrere Lagen, aus
Kern, Mantel und Kruste. So schufen die Zusammenballungen von kosmischem Geröll
komplexe Welten. Im Fall der Erde hat dies letztendlich die Entstehung von Leben
ermöglicht."
Die Hochdruck-Experimente und der Vergleich mit Pallasiten zeigen wichtige,
im frühen Sonnensystem ablaufende Prozesse. Die Experimente des Teams liefern
neue Erkenntnisse über die Kollision und die Materialvermischung der beiden
Himmelskörper und die darauffolgende schnelle gemeinsame Abkühlung. In
zukünftigen Untersuchungen soll dies nun weiter erforscht werden.
Über die Ergebnisse ihrer Untersuchung berichtet das Team in einem
Fachartikel, der in der Zeitschrift Earth and Planetary Science Letters erschienen ist.
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