Chondren (Quelle: N. Kita, University of Wisconsin in Madison).

Wie entstanden die Chondren?

Fast alle Meteoriten, die heute zur Erde fallen, haben sie: kleine (ca. 0.05 bis 2 mm grosse) Gesteinskügelchen, genannt Chondren. Je nach Meteoritentyp können sie einen Grossteil der Masse des Meteoriten ausmachen (der Rest ist staubige „Matrix“ welche die Zwischenräume füllt sowie vorwiegend Einschlüsse von Eisen-Nickel-Metall). Einen Meteoriten, der Chondren enthält, ist dann passenderweise ein „Chondrit“. Doch woher kommen diese Kügelchen? Wie sind sie ursprünglich entstanden? Und was können sie uns über die Frühzeit des Sonnensystems erzählen?

Zu dieser einfachen Frage gibt es viele mögliche Antworten. Die einfachste von diesen ist, dass wir es auch heute, gut 200 Jahre nach ihrer ersten Beschreibung, nicht sicher wissen. Es gibt aber viele andere Antworten, und Meteoritenforscher streiten über keine andere Frage lustvoller als über die der Herkunft der Chondren. Im Laufe der Jahrzehnte wurden immer wieder neue Erklärungen vorgeschlagen. All diesen Erklärungen gemeinsam ist die Annahme, dass ihre regelmässige Kugelform darauf hindeutet, dass die Chondren in der Schwerelosigkeit des Weltalls erstarrt sind.

Wir wissen weiter, dass die Chondren sehr alt sind (sie haben sich innerhalb 1-3 Millionen Jahren nach den allerersten Kondensaten des Sonnensystems gebildet), dass viele von ihnen sehr schnell sehr stark erhitzt wurden (bis auf maximal ca. 1800 °C) und danach auch wieder schnell abkühlten, und zwar so schnell, dass dies nur im freien Weltall möglich ist. Weiter hängt ihre Grösse und Häufigkeit stark vom Meteoritentyp ab. Besonderes Kopfzerbrechen bietet auch die sogenannte „Komplementarität“: Chondren haben tiefe Si/Mg und Fe/Mg-Verhältnisse, während diese Werte in der Meteoriten-Matrix erhöht sind – in der Summe heben sich diese Abweichungen im Meteoriten wieder auf (unabhängig davon, welcher Anteil Chondren und Matrix vorhanden ist), so dass am Ende immer dieselben, konstanten Si/Mg und Fe/Mg Verhältnisse herauskommen – das deutet darauf hin, dass die Chondren und die sie umgebende Matrix am gleichen Ort und zusammen entstanden sind.

Bisher vorgeschlagene Erklärungen für den Ursprung der Chondren sind unter anderem:

  • Blitze in der Gas- und Staubwolke, welche die frühe Sonne umgaben, trafen Staubkörnchen und schmolzen sie so auf.
  • Druckwellen in derselben Gas- und Staubwolke heizen ganze Regionen auf und führen zum Schmelzen von Staubkörnchen.
  • Die Schockwellen, welche ein früher Planet durch seine Bewegung durch die Gas- und Staubwolke auslöst („Gegenwind“), schmelzen Staubkörnchen.
  • Staubkörnchen bewegten sich in der Gas- und Staubscheibe auf die Sonne zu, wo sie geschmolzen wurden und vom starken Sternwind wieder zurück in die Scheibe geschleudert wurden (um dort dann Asteroiden und Planeten zu bilden)
  • Vulkane auf frühen Asteroiden schleuderten bei Ausbrüchen die Kügelchen ins Weltall.
  • Kollisionen zwischen frühen Planeten sorgen für Tröpfchen von wegfliegenden, geschmolzenen Trümmern.

Es gibt unterschiedlichste Beobachtungen, die jeweils für ein gewisses Modell und gegen ein anderes sprechen – aber keines vermag bisher restlos zu überzeugen. Nun haben zwei Forscher (William Herbst und James P. Greenwood) wieder einmal ein neues Modell vorgeschlagen: Demnach bilden sich die Chondren, wenn Staubkörnchen beim Vorbeiflug an einem geschmolzenen Asteroiden („Planetesimalen“) von dessen gleissend heissen Lava auf der Oberfläche erhitzt werden und darauf hin schmelzen. Die Lava kommt daher, dass die am frühesten gebildeten Asteroiden noch viel radioaktives Aluminium-26 eingebaut haben und sich entsprechend stark erhitzen, so dass sie völlig aufschmelzen.

Die beiden Forscher zeigen, dass man mit diesem Modell nicht nur die Maximaltemperatur, Erhitzungsgeschwindigkeit und Abkühlrate der Chondren korrekt hinbekommt, sondern dass man damit auch die Komplementarität erklären kann: nicht alle Staubkörnchen schmelzen, weil immer ein Teil von ihnen immer im „Schatten“ von schmelzenden Staubkörnchen zu liegen kommt, also gegen die heisse Oberfläche abgeschirmt ist (zumindest für die kurze Zeit des Vorbeiflugs). Die ungeschmolzenen Staubkörnchen bilden später die Matrix, die geschmolzenen die Chondren, wobei Si, Mg, und Fe unterschiedlich stark in die Schmelzkügelchen wandern. Die beiden Forscher schlagen weiter vor, dass sich im „Fahrwasser“ von derart geschmolzenen Asteroiden Chondren und Matrixkörnchen zu dichten Gemischen vermengen und so die chondritischen Asteroiden bilden könnten, von denen die meisten heute fallenden Meteoriten herkommen.

Wird sich das neue Modell durchsetzen? Das ist natürlich schwierig zu sagen – mit Sicherheit kann man nur sagen, dass es für interessante Diskussionen sorgen wird. Und vielleicht kommt man der Wahrheit damit zumindest ein kleines Bisschen näher.

Quellen: Palme et al., 2015 EPSL | Herbst & Greenwood, 2015 arXiv

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