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.
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
Weitere Infos
- Originalveröffentlichung
N. P. Walte et al.: wo-stage formation of pallasites and the evolution of their parent bodies revealed by deformation experiments, Earth Plan. Sci. Lett. 546, 116419 (2020); DOI: 10.1016/j.epsl.2020.116419 - Experimentelle Planetologie (A. Bouvier), Bayerisches Geoinstitut BGI, Universität Bayreuth
