Meteoritenkunde
Meteoriten entstehen, wenn Asteroiden-, Mond- oder Marsbrocken bei gewaltigen Kollisionen ins All geschleudert werden. Einige dieser Fragmente legen Millionen von Kilometern zurück, bevor sie in die Erdatmosphäre eintreten und den Fall auf den Boden überleben.
Verfasst von Brian McDonald, IMCA #3323, Treasure Coast Meteorite Co.
Das frühe Sonnensystem
Meteoriten gehören zu den ältesten existierenden Materialien. Die meisten entstanden vor über 4,5 Milliarden Jahren, während der chaotischen frühen Phasen der Geburt unseres Sonnensystems.
Es begann mit einer riesigen, rotierenden Gas- und Staubwolke, dem solaren Nebel. Als die Schwerkraft diese Wolke dazu brachte, nach innen zu kollabieren, entzündete sich die Sonne in ihrem Zentrum, während das restliche Material zu einer rotierenden Scheibe abflachte. Innerhalb dieser Scheibe begannen winzige Staubkörner zu kollidieren und zusammenzukleben. Über Millionen von Jahren bildete dieser Akkretionsprozess immer größere Körper, von Kieselsteinen über Felsbrocken bis hin zu Planetesimalen, von denen einige groß genug wurden, um die Bausteine von Planeten zu werden.
Viele Planetesimale schafften es nie so weit. In der Region zwischen Mars und Jupiter störte der Gravitationseinfluss des Riesenplaneten die Planetenbildung und hinterließ eine Population felsiger Überreste, die wir heute als Asteroidengürtel bezeichnen. Die Meteoriten, die wir auf der Erde finden, sind oft direkte Nachkommen dieses Materials, das Milliarden von Jahren im Weltraum erhalten blieb, bevor es uns schließlich erreichte.
Asteroidenkollisionen
Der Asteroidengürtel ist kein ruhiger Ort. Über geologische Zeitskalen hinweg waren Kollisionen zwischen Asteroiden unerbittlich. Wenn zwei Asteroiden mit hoher Geschwindigkeit kollidieren, kann der Aufprall beide Objekte zertrümmern und Fragmente in alle Richtungen schleudern.
Diese Kollisionen sind verantwortlich für ein Phänomen, das als Kollisionskaskaden bekannt ist, bei dem ein Zerfallsereignis kleinere Fragmente erzeugt, die dann mit anderen kollidieren und noch mehr Trümmer erzeugen. Die Produkte dieser alten Einschläge sind im gesamten inneren Sonnensystem verstreut.
Einige Fragmente werden durch Resonanzen mit Jupiter oder auf den Weg des Mars gelenkt, was ihre Flugbahnen allmählich verändert. Über Tausende bis Millionen von Jahren driften bestimmte Fragmente in erdüberquerende Umlaufbahnen und geraten so auf einen möglichen Kollisionskurs mit unserem Planeten.
Vom Meteoroiden zum Meteoriten
Dasselbe Objekt wird je nach Ort und Funktion unterschiedlich benannt.
Nicht jeder Meteoroid schafft es. Die Atmosphäre wirkt wie ein mächtiger Schutzschild. Wenn ein Meteoroid mit Geschwindigkeiten von typischerweise 11 bis 72 Kilometern pro Sekunde durch die Luft stürzt, erzeugen Reibung und Kompression extreme Hitze. Die meisten kleinen Objekte verbrennen vollständig. Nur diejenigen mit ausreichender Masse oder günstigen Eintrittswinkeln überleben den Abstieg.
Das überlebende Gestein verlangsamt sich oft erheblich in der oberen Atmosphäre und fällt schließlich die letzten Kilometer im sogenannten dunklen Flug, einem ballistischen Fall mit wenig oder keiner Leuchtkraft. Meteoriten, die kurz nach einem Fall geborgen werden, sind manchmal noch kalt, da sie während der kurzen atmosphärischen Erhitzungsperiode nur an ihrer äußeren Oberfläche erwärmt wurden.
Schmelzkruste: Der Fingerabdruck eines Meteoriten
Eines der markantesten Merkmale eines frisch gefallenen Meteoriten ist seine Schmelzkruste. Während des atmosphärischen Eintritts schmilzt die äußere Oberfläche des Gesteins und bildet eine dünne glasartige Schicht, typischerweise schwarz oder dunkelbraun, die den Stein wie eine Hülle umgibt. Bei einigen Meteoriten ist diese Kruste glatt und glänzend. Bei anderen ist sie matt, mit Fließstrukturen versehen oder teilweise abgetragen.
Die Schmelzkruste ist eines der Hauptmerkmale zur Identifizierung echter Meteoriten. Im Laufe der Zeit kann die Verwitterung sie erodieren oder verdecken, weshalb frisch gefallene Meteoriten und solche aus trockenen Wüstenumgebungen die am besten erhaltenen Oberflächen aufweisen.
Meteoriten vom Mond und Mars
Nicht alle Meteoriten stammen von Asteroiden. Ein kleiner, aber wissenschaftlich bemerkenswerter Teil stammt vom Mond und Mars.
Wenn ein großer Impaktor auf die Oberfläche des Mondes oder Mars trifft, setzt er eine enorme Energiemenge frei. Ist der Einschlag stark genug, kann Gestein von der Oberfläche mit Geschwindigkeiten ausgeworfen werden, die die Fluchtgeschwindigkeit des Planeten übersteigen, wodurch Fragmente ins All geschleudert werden. Einige dieser Gesteine gelangen schließlich zur Erde, wo sie als Meteoriten fallen.
Mondmeteoriten werden anhand ihrer Mineralogie und Chemie identifiziert, die eng mit den von den Apollo-Missionen zurückgebrachten Proben übereinstimmen. Marsmeteoriten tragen ein ähnliches Erkennungsmerkmal: winzige Gasblasen im Gestein, deren Zusammensetzung mit der der Marsatmosphäre übereinstimmt, wie sie von den Viking-Landern gemessen wurde.
Diese planetaren Meteoriten sind außerordentlich selten. Sie machen einen winzigen Bruchteil aller bekannten Meteoriten aus, bieten aber einen Einblick in Welten, die kein irdisches Labor sonst untersuchen könnte.
Was passiert beim atmosphärischen Eintritt?
Wenn ein Meteoroid zum ersten Mal auf die obere Atmosphäre trifft, bewegt er sich typischerweise mit einer Geschwindigkeit, die die kontinentalen Vereinigten Staaten in wenigen Minuten überqueren würde. Die heftige Kompression der Luft vor dem Gestein erzeugt Temperaturen, die an der äußeren Oberfläche mehrere Tausend Grad Celsius überschreiten können.
Diese schnelle Erwärmung führt zur Ablation, dem fortschreitenden Abbrennen der äußeren Schichten, während sie verdampfen und hinter dem Objekt herströmen. Die dabei entstehende leuchtende Spur ist der Meteor. Je nach Größe und Zusammensetzung des Objekts kann er dramatisch zu einem Feuerball aufleuchten, manchmal begleitet von Überschallknallen und Fragmentierungsereignissen, die mehrere Stücke über ein weites Gebiet, ein sogenanntes Streufeld, verstreuen.
Wenn der Meteoroid diese Tortur übersteht, geht er in den dunklen Flug über. An diesem Punkt erlischt das Leuchten und der Fels fällt lautlos weiter, von Schwerkraft und Wind geleitet, bis er den Boden erreicht.
Warum Meteoriten für die Wissenschaft wichtig sind
Meteoriten sind das einzige außerirdische Material, das uns auf natürliche Weise in die Hände fällt. Sie bewahren eine Aufzeichnung des frühen Sonnensystems, die sonst unzugänglich wäre, und tragen Beweise für Prozesse, die stattfanden, bevor die Erde entstand, bevor die Planeten differenzierten und sogar bevor die Sonne entzündete.
Chondritische Meteoriten, die häufigste Art, enthalten kleine runde Strukturen, sogenannte Chondren, die als schlagartig geschmolzene Tröpfchen im solaren Nebel entstanden. Einige Chondrite enthalten auch präsolare Körner, mikroskopisch kleine Mineralpartikel, die sich um andere Sterne kondensierten, bevor unser Sonnensystem existierte. Diese Körner sind älter als die Sonne selbst.
Chemisch weiterentwickelte Meteoriten, wie Eisenmeteoriten und Achondrite, stammen von Asteroiden, die groß genug waren, um zu schmelzen und sich intern zu differenzieren, wobei Kerne, Mäntel und Krusten entstanden. Als diese Körper später durch Kollisionen zerschmettert wurden, wurden ihre Innenräume freigelegt und schließlich ins All geschleudert. Ein Stück eines Eisenmeteoriten zu sammeln, bedeutet im wahrsten Sinne des Wortes, den Kern einer zerstörten Welt in den Händen zu halten.
Verwandte Fragen
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Häufig gestellte Fragen
Woher stammen die meisten Meteoriten?
Die meisten Meteoriten stammen von Asteroiden im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, obwohl eine kleine Anzahl nachweislich vom Mond und Mars stammt.
Wie alt sind Meteoriten?
Viele Meteoriten entstanden vor über 4,5 Milliarden Jahren, was sie zu den ältesten Objekten macht, die für die wissenschaftliche Forschung zur Verfügung stehen. Einige enthalten präsolare Körner, die die Entstehung der Sonne überhaupt datieren.
Stammen Meteoriten immer von Asteroiden?
Nein. Obwohl die Mehrheit asteroidalen Ursprungs ist, stammt ein kleiner Bruchteil der Meteoriten nachweislich vom Mond oder Mars, die durch große Einschläge auf diesen Körpern ins All geschleudert wurden.
Was ist eine Schmelzkruste?
Die Schmelzkruste ist die dünne, glasartige äußere Schicht, die sich auf einem Meteoriten bildet, wenn seine Oberfläche beim atmosphärischen Eintritt schmilzt. Sie ist eines der wichtigsten Erkennungsmerkmale eines echten Meteoriten und ist oft dunkelbraun bis schwarz gefärbt.
Was ist ein Streufeld?
Ein Streufeld ist das Gebiet auf dem Boden, wo nach dem atmosphärischen Zerfall mehrere Fragmente eines Meteoriten verstreut liegen. Die Verteilung folgt typischerweise der Flugbahn des Meteors.
