Das Geheimnis der Weltraum-Juwelen
Kristalle in seltenen Meteoriten zeigen, dass viele Protoplaneten ein Magnetfeld besaßen
Pallasite zählen zu den schönsten kosmischen Kostbarkeiten: Die seltenen Meteoriten bestehen aus einer gediegenen Eisen-Nickel-Legierung und zentimetergroßen, grünlich funkelnden Olivin-Kristallen. Diese seltsame Mischung hat eine andere Geschichte als bislang angenommen, berichten jetzt US-Astronomen: Die beiden unterschiedlichen Materialien kamen vermutlich vor etwa 4,6 Milliarden Jahren in der Nähe der Oberfläche eines Protoplaneten zusammen und nicht tief in dessen Inneren, an der Grenze zwischen Metallkern und Gesteinsmantel, wie bisher vermutet.
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Die Entstehung der edlen Pallasite gibt Forschern schon lange Rätsel auf. Denn Olivin und metallisches Eisen sollten in einem Himmelskörper eigentlich nicht gemischt vorkommen, sondern sich wegen ihrer unterschiedlichen Dichte voneinander trennen. So wie im Erdinneren: Dort sind Eisen und Nickel in den Kern hinabgesunken, während Olivin einen Großteil des Mantelgesteins ausmacht. Bislang nahmen daher die meisten Planetenforscher an, dass die gut 50 bekannten Pallasite in einer Übergangsschicht zwischen Kern und Mantel entstanden sind.
John Tarduno von der University of Rochester und seine Kollegen widerlegen diese Theorie jetzt. Dafür nutzten sie die Tatsache, dass bestimmte Mineralien das herrschende Magnetfeld sozusagen einfrieren können, wenn sie erhitzt werden und sich anschließend wieder unter eine bestimmte Temperatur abkühlen. Mit ausgeklügelten Methoden untersuchten sie daher die Magnetisierung von Einschlüssen in Olivin-Kristallen aus zwei verschiedenen Pallasiten - ein Kunststück, das anderen Forschern bislang nicht gelungen war. Das Ergebnis: Die Einschlüsse waren recht stark magnetisiert, und ihr Magnetfeld weist in die gleiche Richtung.
Falsche Bedingungen in der Tiere
Aus den gemessenen Werten schließen die Forscher um Tarduno, dass der elterliche Protoplanet ein starkes eigenes Magnetfeld und einen Dynamo im flüssigen Metallkern besessen haben muss. Daraus folgern sie wiederum, dass die Pallasite nicht in allzu großer Tiefe entstanden sein können, wo es zu heiß war, um die Magnetisierung aufzuzeichnen. Und als die Temperaturen an der Kern-Mantel-Grenze schließlich auf geeignete Werte abgekühlt waren, war der Dynamo schon lange zum Stillstand gekommen.
Dagegen herrschten den Rechnungen zufolge in einem Protoplaneten von 200 Kilometern Durchmesser in einer Tiefe von etwa 40 Kilometern genau die richtigen Bedingungen. „Wir glauben, dass die Eisen-Nickel-Legierung in den Pallasiten aus einer Kollision mit einem Asteroiden stammt“, sagt Co-Autor Francis Nimmo von der University of California in Santa Cruz. „Geschmolzenes Eisen aus dem Kern des kleineren Asteroiden wurde in den Mantel des größeren Protoplaneten injiziert, wodurch das für Pallasite typische Gefüge entstand.“
Kein Happy End für den Protoplaneten
Heutzutage haben von allen Gesteinskörpern im Sonnensystem nur die Erde und der Planet Merkur ein starkes Magnetfeld, das durch einen Dynamo im flüssigen Kern erzeugt wird. Vor 4,6 Milliarden Jahren, als die Planeten noch heranwuchsen, war das wahrscheinlich anders, wie nun immer klarer wird. Tausende von Protoplaneten mit einem Durchmesser von einigen Hundert Kilometern bevölkerten das Sonnensystem. Viele von ihnen könnten von einer eigenen kleinen Magnetosphäre umgeben gewesen sein, schreibt Benjamin Weiss vom Massachusetts Institute of Technology in einem Kommentar zur Studie. Der Mutterkörper der Pallasite muss einige Milllionen Jahre später allerdings in einer weitere Kollision zerstört worden sein.
John Tarduno (University
of Rochester, New York) et al.: Science, Bd. 338. S. 939
© wissenschaft.de - Ute Kehse
