Isotopenstruktur von Meteoriten gibt Aufschluss über das frühe Sonnensystem
Der interessanteste Aspekt eines Meteoriten mag vielleicht die spektakuläre Lichtshow sein, die beim Eintritt in die Atmosphäre durch den glühenden Feuerball geboten wird. Kosmochemiker haben Meteoriten jedoch untersucht, weil sie Aufzeichnungen der sehr frühen Geschichte des Sonnensystems enthalten, die bis zu 4,6 Milliarden Jahre zurückreichen. Meteoriten beinhalten Informationen über die Entstehung des Sonnensystems mit der Sonne und den Planeten, wie wir es heute kennen. Bestimmte Meteoriten geben Hinweise auf das Verhältnis der im gesamten Sonnensystem vorhandenen Elemente. Die bei Meteoriten gemessenen Schwankungen der Isotopenhäufigkeit dienen als Ersatzvariablen für den Zeitrahmen des Aufbaus und der Differenzierung von Planetenkörpern im jungen Sonnensystem. „Durch die Kombination von Daten zur radioaktiven Datierung und Isotopenzusammensetzung in Meteoriten können wir besser verstehen, woher die ersten Materialien stammen, die sich im frühen Sonnensystem gebildet haben, und wie sie sich zu Planeten verdichtet haben“, erklärt Martin Bizzarro, Projektkoordinator des EU-finanzierten Projekts stardust2asteroids. „Das Konzept der Isotopenanalyse von Meteoriten ähnelt der Verwendung von DNA zum Verständnis der menschlichen Evolution. Jeder Planet oder Asteroid hat ein bestimmtes Isotopenverhältnis. Zum Beispiel haben Erde und Mars eine unterschiedliche Zusammensetzung, was Elemente wie Kalzium und Titan betrifft, was bedeutet, dass sie sich aus verschiedenen Vorgängermaterialien bilden“, fügt Bizzarro hinzu. Mit diesem Ansatz können wir die Vorgängermaterialien auf Planeten über Raum und Zeit verfolgen.
Chondren – ein Fenster zum Beginn der Planetenentstehung
Die ältesten und ursprünglichsten Meteoriten werden Chondriten genannt. Fast alle von ihnen haben winzige Kügelchen im Inneren, sogenannte Chondren. Es wird angenommen, dass diese millimetergroßen Objekte, die aus frei schwebenden Staubpartikeln in der protoplanetaren Scheibe gebildet wurden, frühe Planetenkerne darstellen. In einer neuen, in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlichten, Studie bestimmte das Team von stardust2asteroids die zeitliche Entstehung von Chondren mittels Isotopenanalyse. Es zeigte, dass sich die Bildung von Chondren innerhalb der ersten Million Jahre nach der Entstehung der Sonne sowie ihre Neuzusammensetzung und ihr Massetransport nach außen über die gesamte Lebensdauer der protoplanetaren Scheibe erstreckten. Die Projektergebnisse bestätigen, dass Chondren zu den ältesten Feststoffen im Sonnensystem gehören, die auch das schnelle Wachstum von Planeten befeuerten. Die Schwankungen der Isotopenzusammensetzung von Kalzium im inneren Sonnensystem können zur Untersuchung der Beziehung zwischen Meteoriten und den felsigen Planeten verwendet werden. Calciumisotope tragen zur Bildung von Gesteinen bei und bieten daher Hinweise auf den Ursprung eines Planeten. In einer in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlichten Studie stellte das Projektteam fest, dass das Verhältnis von Kalziumisotopen in den Proben mit den Massen ihrer Mutterplaneten und Meteoriten korrelierte. Dies ist ein Beweis dafür, dass sich während der ersten fünf Millionen Jahre nach der Entstehung der protoplanetaren Scheibe felsige Planeten durch die Ansammlung von Chondren gebildet haben. In anderen in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichten Studien haben Wissenschaftler gezeigt, dass metallreiche kohlenstoffhaltige Chondrite in der äußeren Region des Sonnensystems gebildet wurden, in der kometenartige Objekte existieren. Diese Objekte bieten eine Momentaufnahme des frühen Sonnensystems und beweisen, dass die Bausteine des Lebens auf der Erde aus dem Weltraum stammen. Das Projekt stardust2asteroids förderte unser Verständnis des Ursprungs der Materie und darüber, wie diese zur Entstehung von Planeten in unserem bewohnbaren Sonnensystem beitrug. „Der Erfolg unserer Bemühungen beruht auf unseren fortgeschrittenen Techniken, die es uns erlaubten, die Isotopenzusammensetzung von seltenem und außerirdischem Material mit größtmöglicher Genauigkeit zu messen“, so Bizzarro abschließend.
Schlüsselbegriffe
stardust2asteroids, Planet, Sonnensystem, Meteorit, Chondren, Kalzium, Isotopenanalyse, protoplanetare Scheibe, Chondrit
