Planetare Kollisionen produzieren Diamanten

Die bislang größten extra­terres­trischen Diamanten hat ein inter­natio­nales Forscher­team in Meteoriten aufge­spürt – sie sind immerhin einige zehntel Milli­meter groß. Wie die Forscher zeigen konnten, sind diese Diamanten in der Frühzeit unseres Sonnen­systems während der Kollision von Klein­planeten mit­ein­ander oder mit großen Asteroiden entstanden. Damit wider­legt das Team die bisherige These ihres Ursprungs tief im Innern von mindestens merkur­großen Planeten.

Schätzungsweise mehr als zehn Millionen Asteroiden kreisen im Asteroiden­gürtel um die Sonne. Sie sind Über­bleibsel aus der Früh­zeit unseres Sonnen­systems, als sich die Planeten aus einer großen, um die Sonne rotierenden Gas- und Staubwolke bildeten. Wenn Asteroiden aus der Umlauf­bahn geworfen werden, stürzen sie zuweilen als Meteoroide auf die Erde. Sind sie groß genug, so verglühen sie beim Eintritt in die Atmo­sphäre nicht voll­ständig und können als Meteorite gefunden werden. Die geo­wissen­schaftliche Unter­suchung solcher Meteorite ermöglicht Rück­schlüsse auf die Entstehung, Entwicklung aber auch den Unter­gang von Planeten im Sonnen­system.

Eine besondere Art von Meteoriten sind die Ureilite. Sie sind Fragmente eines größeren Himmels­körpers – wahr­schein­lich eines Klein­planeten – der durch gewaltige Kolli­sionen mit anderen Klein­planeten oder großen Asteroiden voll­ständig zertrümmert wurden. Ureilite enthalten häufig größere Mengen an Kohlenstoff, unter anderem in Form von Graphit oder Nano-Diamanten. Die in Ureiliten entdeckten Diamanten mit Größen von über 0,1 Milli­metern können nicht beim Aufprall der Meteoroide auf die Erde entstanden sein. Impakt-Ereignisse mit solch großen Energien würden zur voll­ständigen Verdampfung des Meteoroiden führen. Daher ging man bisher davon aus, dass diese größeren Diamanten – ähnlich wie im Erdinneren – durch lange andauernden Druck im Inneren von mars- oder merkur­großen Planeten­vorläufern entstanden sein mussten.

Das Forscherteam hat jetzt in Ureiliten aus Marokko und dem Sudan die größten bislang entdeckten Diamanten gefunden und detail­liert analysiert. Neben den bis zu mehrere hundert Mikro­meter großen Diamanten fanden sich in den Ureiliten auch zahl­reiche Nester von nur Nanometer großen Diamanten und Nano-Graphit. Nähere Unter­suchungen zeigen, dass bei den Nano-Diamanten auch Londsdaleit-Lagen auftreten, eine nur durch plötz­lichen, sehr starken Druck entstehenden Modifi­kation von Diamanten. Ferner zeigen auch Silikate der unter­suchten Ureilit-Gesteine typische Anzeichen eines Schock­drucks. Letzt­endlich war es das Auftreten der größeren Diamanten zusammen mit Nano-Diamanten und Nano-Graphit, der den Durch­bruch ergab.

„Unsere umfang­reichen neuen Unter­suchungen zeigen, dass sich diese ungewöhn­lichen extra­terres­trischen Diamanten durch den immensen Schock­druck beim Einschlag eines großen Asteroiden oder gar Klein­planeten auf der Ober­fläche des Ureilit-Mutter­köpers bildeten“, erläutert Team-Mitglied Frank Brenker von der Uni Frankfurt. „Es ist durchaus möglich, dass es eben dieser gigantische Einschlag war, der zur voll­ständigen Zerstörung des Klein­planeten führte. Damit sind – anders als bisher angenommen – die größeren Ureilit-Diamanten kein Hinweis auf die Existenz von mars- oder merkur­großen Proto­planeten in der frühen Phase unseres Sonnen­systems, aber dennoch für die immensen, zerstöre­rischen Kräfte, die zu dieser Zeit herrschten.“

GUF / RK

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  F. Nestola et al.: Impact shock origin of diamonds in ureilite meteorites, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., online 28. September 2020; DOI: 10.1073/pnas.1919067117
• NanoGeoscience (F. Brenker), Institut für Geowissenschaften, Goethe-Universität Frankfurt