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Frühes Sonnensystem: Versteinerte Vergangenheit

Meteoriten gelten als stille Zeugen längst vergangener Tage: Nicht nur die Zusammensetzung des jungen Sonnensystems, sondern auch 4,56 Milliarden Jahre alte Magnetfelder haben sich anscheinend in manchen von ihnen verewigt. Damit liefern sie wertvolle Anhaltspunkte für die Entstehung der Planeten.
Sonnensystem im Miniformat
Mit einer Geschwindigkeit von mehreren tausend Kilometern pro Stunde raste er auf die Erde zu. Unaufhaltsam donnerte er durch die Atmosphäre und setzte, unten angekommen, ein Schrebergarten-Hüttchen in Brand. So ähnlich soll es sich im Oktober 2006 in Troisdorf bei Bonn zugetragen haben. Der Delinquent wurde allerdings nie gefunden, und so bleibt eine gute Portion Skepsis wohl angebracht.

Fakt hingegen ist, dass täglich mehrere Tonnen Weltraumgestein auf unseren Planeten stürzen – zum Glück verglüht das Meiste dabei. Es sind Bruchstücke von Asteroiden, manchmal auch von Mars oder Mond, die von gewaltigen Einschlägen in ihrer Heimat zeugen. Ihre Zusammensetzung ist anders als die irdischer Gesteine, selbst wenn Meteoriten bisher keine gänzlich neuen Elemente zu uns trugen. Aber auch untereinander sind sie verschieden: Grundsätzlich trennt die Wissenschaft undifferenzierte und differenzierte Meteoriten.

Ein Meteorit an seinem Fundort in der Wüste | Dieser Meteorit wurde in der Sahara gefunden. Er ist noch mit seiner Schmelzkruste bedeckt, die beim feurigen Eintritt in die Erdatmosphäre entstand.
Während Erstere von Himmelskörpern abstammen, die noch unverfälschtes Sonnensystem-Baumaterial in sich tragen, ist das Gestein in Letzteren bereits durch Schmelzprozesse und chemische Differenzierung verändert. Die ältesten bekannten differenzierten Meteoriten sind die so genannten Angrite – benannt nach Angra dos Reis in Brasilien, wo 1869 der erste dieser Art entdeckt wurde.

Bis heute sind erst zwölf solcher aus Pyroxenen, Olivin sowie Plagioklasen bestehenden Gesteinsbrocken bekannt. Aus ihrer Zusammensetzung und Struktur schließen Wissenschaftler auf einen magmatischen Ursprung vor rund 4,556 Milliarden Jahren. Damit wären sie nur wenige Millionen Jahre jünger als das Sonnensystem selbst und viel älter als alles, was sich auf der Erde finden lässt. Zudem nehmen Forscher an, dass sich diese Überreste auf Grund ihrer Beschaffenheit im Gegensatz zu vielen anderen Meteoriten seit ihrer Entstehung kaum verändert hatten, als sie schließlich auf die Erde prasselten.

Das hohe Alter und vor allem der gute Erhaltungszustand sind besonders für Benjamin Weiss und seine Forschergruppe interessant, die fossile Magnetisierungen in Meteoriten untersuchen. Zwar konservierten viele basaltische Gesteine aus dem All während des Aushärtens die sie umgebenden Magnetfelder, berichten die Wissenschaftler, doch sind diese nach der Ankunft auf unserem Planeten oftmals verfälscht. Zum Beispiel, wenn die Brocken viele Millionen Jahre nach ihrer Entstehung mit anderen Himmelskörpern kollidierten. Dabei änderten sie ihre ursprüngliche Magnetisierung, oder aber sie wurden erst dadurch magnetisiert.

Die gut erhaltenen Angrite könnten hingegen tatsächlich die damaligen Magnetfelder eingefroren haben: externe Felder in der protoplanetaren Scheibe um die Sonne und intern erzeugte. Allerdings waren die ahnungslosen Finder den bis dahin unberührten Gesteinen oftmals mit Magneten zu nahe gekommen und hatten diese frühen Spuren damit zerstört, oder aber die Verwitterung auf der Erde hatte ihnen zugesetzt. So blieben letztlich nur drei Angrite für die Analyse der Forscher übrig.

In verschiedenen Tiefen – angefangen bei der Kruste der Meteoriten bis hinein ins Innere – ermittelten sie die Restmagnetisierung. Aus den Daten schließen sie auf ein fossiles Magnetfeld im Mutterkörper von rund zehn Mikrotesla – immerhin zwanzig Prozent der Erdmagnetfeldstärke. Dennoch ist es viel stärker als das galaktische Magnetfeld oder das des Sonnenwinds, was diese als Quellen ausschließt. Auch das Magnetfeld der damals noch existierenden protoplanetaren Scheibe halten Weiss und seine Kollegen für einen unwahrscheinlichen Ursprung – denn die gespeicherten Felder froren ein, als die Scheibe sich schon aufgelöst hatte.

So kommen die Wissenschaftler zu dem Ergebnis, dass die Angrite während ihrer Entstehung rasch einen geschmolzenen Eisen-Nickel-Kern ausbildeten. Dieser fungierte dann als ein Dynamo oder Generator für ein Magnetfeld. Laut den Forschern dürften auch Planeten und sogar große Planetesimale mit einem Durchmesser ab etwa 160 Kilometern im jungen Sonnensystem bereits solche kurzlebigen Dynamos aus geschmolzenem Metall besessen haben.

Damit wären diese Planetenvorläufer also alles andere als homogene Geröllhaufen, erklärt Weiss: Lange wurde angenommen, sie seien vergleichbar mit den heutigen Asteroiden. Vorausgesetzt, der Heimatkörper der untersuchten Angrite ist ein repräsentativer Vertreter der Frühzeit, waren aber wohl viele der Planetesimale selbst mit Kruste, Mantel und Kern ausgestattet und damit richtige kleine Miniplaneten. Mehr Gewissheit können sicherlich weitere Magnetspeicher aus dem All bringen – bleibt nur zu hoffen, dass bei ihrem Auftreffen nicht nur die Meteoriten selbst, sondern auch Mensch und Tier unversehrt bleiben.

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  • Quellen
Weiss, B. P. et al.: Magnetism on the Angrite Parent Body and the Early Differentiation of Planetesimals. In: Science 322, S. 713–716, 2008.

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