05.08.2020

Herkunft von Stein-Eisen-Meteoriten enträtselt

Pallasite stammen aus Asteroidenkollisionen vor rund 4,5 Milliarden Jahren.

Pallasite sind Stein-Eisen-Meteoriten und bekannt für ihre unge­wöhnlichen, optisch attraktiven Strukturen. Ihre Herkunft war bislang umstritten. Forschern am Bayerischen Geoinstitut der Universität Bayreuth ist es jetzt aber durch Hochdruck-Experi­mente gelungen, die Entstehung aller bekannten Pallasit-Arten zu simulieren und in die Geschichte des Sonnensystems einzuordnen. Wie die Forscher jetzt herausgefunden haben, stammen Pallasite aus Asteroiden­kollisionen vor rund 4,5 Milliarden Jahren. Dabei haben sie mit Wissenschaftlern der Tech­nischen Universität München und der Royal Holloway University of London eng zusammen­gearbeitet. 

Abb.: Textur eines Palla­siten: Die braunen und gelb­braunen Bereiche...
Abb.: Textur eines Palla­siten: Die braunen und gelb­braunen Bereiche enthalten Olivine, die in Eisen und Nickel einge­bettet sind. (Bild: A. Bouvier)

Bei diesen Zusammen­stößen hat sich Eisen aus dem jeweils kleineren Asteroiden mit dem olivin­reichen Material im Mantel des größeren Asteroiden vermischt. Milliarden Jahre später wurden Teile dieser Material­mischung durch die Wucht eines weiteren Einschlags aus der Oberfläche des Asteroiden herausgesprengt und ins Weltall kata­pultiert. Einige davon sind schließlich auf der Erde eingeschlagen. Diese Entstehungs­geschichte erklärt die unge­wöhnlichen Strukturen der Pallasite: Sie enthalten grün-braune Olivin­kristalle, umgeben von Nickel und Eisen. 

In der Forschung wird die räumliche Anordnung verschiedener Materialien in einem Gestein und die daraus resul­tierenden Strukturen als Textur bezeichnet. Die Pallasite, die bisher auf der Erde gefunden und untersucht wurden, weisen eine sehr große Vielfalt von Texturen auf. „Mit unseren Forschungs­arbeiten konnten wir erstmals alle in Pallasiten beobachteten Texturen im Labor reproduzieren. Dies zeigt beispielhaft, dass uns diese Meteoriten aufschluss­reiche und auch unerwartete Einblicke in die Frühgeschichte unseres Sonnen­systems bieten können. Wir wollen daher unsere Struktur­untersuchungen und chemischen Untersuchungen von Pallasit-Meteoriten am BGI fortsetzen – nicht zuletzt in den geo­chemischen Labo­ratorien, die in Kürze am BGI neu entstehen“, sagt Audrey Bouvier, Professorin für experimentelle Plane­tologie an der Universität Bayreuth. 

Die neuen Erkenntnisse sind aus Experimenten an zwei äußerst leistungs­starken Geräten hervor­gegangen: der Hochdruck-Presse MAVO am Bayerischen Geoinstitut und der baugleichen Hochdruck-Presse Saphir. Diese wird zurzeit unter Mitwirkung von Hans Keppler vom BGI an der Forschungs-Neutronen­quelle Heinz Maier-Leibnitz der TU München aufgebaut. „Mit diesen Instrumenten können wir die Prozesse, die zur Entstehung von Meteoriten, Asteroiden oder Planeten geführt haben, sehr realitätsnah simulieren. Um die Entstehung von Pallasiten durch Asteroiden­kollisionen erklären zu können, haben wir die bei diesen Prozessen herrschenden Druck und Temperatur­verhältnisse nachgeahmt: Eisen- und olivin­haltige Proben wurden von uns einem Druck von einem Gigapascal bei 1300 Grad Celsius ausgesetzt. Die Form­veränderungen und inneren Spannungen, die wir dabei an den Proben im Experiment beobachten konnten, haben wir dann mit den Texturen in den Pallasit-Meteo­riten verglichen“, sagt Nachwuchs-Forscherin Danielle Silva Souza. 

U. Bayreuth / JOL

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