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Flensburg-Meteorit

Uralte Karbonate zeugen von Wasser

Der 24,5 Gramm schwere Flensburg-Meteorit ist etwa 4,5 Milliarden Jahre alt. (Bild: A. Bischoff / M. Patzek, Universität Münster)

Der 2019 niedergegangene Flensburg-Meteorit ist ein wissenschaftlicher Schatz aus der Urzeit unseres Sonnensystems, berichten Forscher. Ihren Datierungen zufolge enthält er die nun ältesten bekannten Karbonate. Die kohlenstoffhaltigen Minerale haben sich demnach vor über 4,5 Milliarden Jahren gebildet – und zwar durch die Einwirkung von flüssigem Wasser, geht aus den Untersuchungen hervor. Dies geschah wahrscheinlich auf einem Asteroiden oder Kleinplaneten, um dessen Bruchstück es sich bei dem Meteoriten handelt. Die Ergebnisse passen somit zu der Theorie, dass einst Meteoriten der jungen Erde Wasser geliefert haben, sagen die Wissenschaftler.

Ein Feuerball sauste über den Himmel – begleitet von einem Knall: Im September 2019 versetzte ein Meteorit Hunderte von Augenzeugen in Norddeutschland ins Staunen. Schon einen Tag nach dem Ereignis fand ein Flensburger Bürger dann einen 24,5 Gramm schweren schwarzen Stein auf dem Rasen seines Gartens und meldete den Fund den Behörden. So gelangte der kleine Brocken in die Hände der Experten des Instituts für Planetologie der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster. Sie konnten zeigen, dass es sich tatsächlich um ein teilweise verglühtes Bruchstück des Meteoriten handelt, der das Himmelsphänomen verursacht hat.

Ein besonderes Exemplar

Die mineralogischen und chemischen Untersuchungen zeigten dann, um welche Art Meteorit es sich handelt: „Der Flensburg-Meteorit ist ein sogenannter kohliger Chondrit – eine besondere und seltene Form der Steinmeteoriten“, sagt Addi Bischoff von der Universität Münster. Dieser Befund rückte den kleinen Brocken immer mehr ins Zentrum des Interesses: Er könnte Hinweise auf Prozesse und Materialmerkmale in der Jugendphase unseres Sonnensystems liefern, als die Planeten entstanden. Denn bei Meteoriten kann es sich um Bruchstücke der uralten Himmelskörper handeln, die einst Bildungsmaterial geliefert haben.

Bei den bisherigen Analysen des Flensburg-Meteoriten sind die Wissenschaftler um Bischoff bereits auf Karbonate in dem Material gestoßen. Es handelt sich dabei um Minerale, die in Gesteinen auf der heutigen Erde sehr häufig vorkommen. Sie entstehen durch geochemische Prozesse oder auch durch die Tätigkeit von Lebewesen, die Karbonate etwa in Gerüststrukturen nutzen. Durch die große Hitze existierten auf der Urerde während ihrer Entstehung allerdings noch keine Karbonatgesteine, erklären die Forscher. Durch rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen der Karbonate im Flensburg-Meteoriten kamen sie bereits zu einem interessanten Befund: Aus den Merkmalen geht hervor, dass sich die Minerale unter der Beteiligung von Wasser gebildet haben. In ihrer aktuellen Studie sind Bischoff und seine Kollegen nun der Frage nachgegangen, wann dies passiert ist.

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Ein Gruß aus der Jugend des Sonnensystems

Sie unterzogen die Karbonate aus dem Flensburg-Meteoriten dazu einer Datierung mithilfe der hochauflösenden Ionensonde an der Universität Heidelberg. Die Datierungsmethode beruhte dabei auf den Zerfallsraten eines natürlich vorkommenden Isotops – dem Zerfall des langlebigen, aber instabilen Mangan-Isotops 53Mn, von dem noch Spuren im Material enthalten sind. „Die Messungen waren außerordentlich schwierig und anspruchsvoll, weil die Karbonatkörner in dem Gestein extrem klein sind und präzise Isotopenmessungen auf engstem Raum von nur wenigen Mikrometern Durchmesser – dünner als ein menschliches Haar – durchgeführt werden mussten“, erklärt Co-Autor Thomas Ludwig vom Institut für Geowissenschaften.

Doch die Altersbestimmung glückte: Aus den Ergebnissen geht hervor, dass die Karbonate vor rund 4,565 Milliarden Jahren entstanden sind. „Die bislang präzisesten Datierungen mit dieser Methode ergaben damit, dass der Mutterasteroid des Flensburg-Meteoriten und die Karbonate sich nur drei Millionen Jahre nach Entstehung der ersten Festkörper im Sonnensystem gebildet haben“, sagt Co-Autor Mario Trieloff von der Universität Heidelberg. Somit sind sie mehr als eine Million Jahre älter als vergleichbare Karbonate in anderen kohligen Chondrittypen, sagen die Wissenschaftler.

Neben den Datierungen mithilfe des Radionuklids 53Mn wurden die winzigen Karbonatkörner mit der Heidelberger Ionensonde auch auf ihre Kohlenstoff- und Sauerstoffisotopenzusammensetzung untersucht. Wie die Forscher berichten, erbrachten die Ergebnisse weitere Hinweise auf die Entstehung im Zusammenhang mit flüssigem Wasser: Demnach wurden die Karbonate kurz nach Entstehung und Aufheizung des Mutterasteroiden aus einem noch relativ heißen Fluid ausgeschieden. „Sie bezeugen damit auch das früheste bekannte Vorkommen von flüssigem Wasser auf einem planetaren Körper im jungen Sonnensystem“, sagt Trieloff.

Bischoff erklärt dazu abschließend: „Der Flensburg-Meteorit belegt damit, dass es vor rund 4,5 Milliarden Jahren im frühen Sonnensystem kleine Körper gegeben haben muss, auf denen es flüssiges Wasser gab. Vielleicht haben solche Körper der Erde auch das Wasser geliefert“, so der Wissenschaftler.

Quelle: Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Universität Heidelberg, Fachartikel: Geochimica et Cosmochimica Acta, doi: 10.1016/j.gca.2020.10.014

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