Zusammensetzung von Meteoriten
Meteoriten bestehen aus denselben grundlegenden Elementen wie die Erde, sind jedoch in sehr unterschiedlichen Verhältnissen und Mineralien zusammengesetzt. Die meisten enthalten Kombinationen aus Silikatgestein, Eisen-Nickel-Metall und Eisensulfid, die seit der Entstehung des Sonnensystems erhalten geblieben sind. Ihre innere Chemie ist ein direktes Fenster in die ursprüngliche Zusammensetzung unseres Planetensystems.
Geschrieben von Brian McDonald, IMCA #3323, Treasure Coast Meteorite Co.
Die Bausteine der Meteoriten
Fast jeder Meteorit besteht aus drei Hauptbestandteilen: Silikatmineralien, metallischer Eisen-Nickel-Legierung und Eisensulfid (Troilit). Die Anteile variieren dramatisch je nach Meteoritentyp, was auch die Grundlage für das moderne Klassifizierungssystem ist.
Was Meteoriten wissenschaftlich wertvoll macht, sind nicht die Elemente selbst (die meisten sind auf der Erde verbreitet), sondern die Art und Weise, wie diese Materialien kombiniert sind. Meteoriten bewahren die ursprüngliche Chemie des Sonnensystems, die in den Gesteinen der Erde durch Milliarden Jahre des Schmelzens, Verwitterung und chemische Neuverarbeitung verloren gegangen ist. Wie vom Natural History Museum, London, beschrieben, sind Meteoriten effektiv chemische Zeitkapseln aus dem Sonnennebel.
Die wichtigsten mineralischen Bestandteile
Zusammensetzung nach Meteoritentyp
Die Hauptklassen der Meteoriten werden weitgehend durch die relativen Anteile an Silikat, Metall und Sulfid definiert, die sie enthalten.
Steinmeteoriten (Chondrite)
Chondrite bestehen zu etwa 80-90 % aus Silikatmineralien (Olivin, Pyroxen, Plagioklas) mit einigen Prozent Eisen-Nickel-Metall und Troilit, die darin verteilt sind. Sie enthalten sichtbare Chondren und sind der häufigste Meteoritentyp, der etwa 85 % aller beobachteten Fälle ausmacht. Gewöhnliche Chondrite werden nach ihrem Gesamteisengehalt in H (hoher Eisenanteil), L (geringer Eisenanteil) und LL (geringer Gesamteisenanteil, geringer Metallanteil) Gruppen unterteilt.
Kohlige Chondrite
Kohlige Chondrite enthalten wasserhaltige Minerale, organische Verbindungen und präsolare Körner, die älter als die Sonne sind. Sie sind besonders reich an wissenschaftlich interessanten Komponenten wie Aminosäuren, Nukleobasen und Nanodiamanten. Berühmte Beispiele sind Murchison (Australien, 1969), Allende (Mexiko, 1969) und Tagish Lake (Kanada, 2000).
Eisenmeteoriten
Eisenmeteoriten bestehen zu etwa 90-95 % aus Eisen-Nickel-Metall, der Rest sind Troilit, Schreibersit, Graphit und kleine Silikateinschlüsse. Sie bildeten sich in den Kernen großer Asteroiden, die schmolzen und differenzierten, und wurden erst freigelegt, als diese Mutterkörper durch spätere Einschläge zerschmettert wurden. Eisenmeteoriten werden nach der durch Ätzung sichtbaren strukturellen Textur klassifiziert: Hexahedrite, Oktahedrite und Ataxite.
Stein-Eisen-Meteoriten
Stein-Eisen-Meteoriten enthalten annähernd gleiche Anteile an Silikatmineralien und Eisen-Nickel-Metall. Die beiden Hauptuntertypen sind Pallasite (Olivinkristalle in Edelsteinqualität, die in Metall eingebettet sind) und Mesosiderite (eine Mischung aus Metall und basaltischen Silikatfragmenten). Sie sind außergewöhnlich selten und machen weniger als 2 % aller bekannten Meteoriten aus.
Achondrite
Achondrite sind differenzierte Steinmeteoriten, denen Chondren fehlen, da sie durch Schmelzen und Rekristallisation in ihren Mutterkörpern entstanden sind. Die HED-Gruppe (Howardite, Eukrite, Diogenite) stammt vom Asteroiden 4 Vesta. Auch Mond- und Marsmeteoriten sind Achondrite, jeweils mit Mineralverbänden, die für ihren Mutterkörper charakteristisch sind.
Ein Meteorit ist nicht nur ein Stein aus dem Weltraum. Er ist eine spezifische Ansammlung von Mineralien, Legierungen und Strukturen, die viereinhalb Milliarden Jahre Geschichte des Sonnensystems in einer Form bewahrt, die die Erde nicht nachbilden kann.
Was die Zusammensetzung von Meteoriten einzigartig macht
Mehrere mineralische und chemische Merkmale unterscheiden Meteoriten von jedem irdischen Gestein und dienen als diagnostische Marker für den meteoritischen Ursprung.
Eisen-Nickel-Metall. Gediegenes Metall fehlt in terrestrischen Krustengesteinen weitestgehend. Das Vorhandensein von hellen, nicht anlaufenden Metallkörnern oder einer kontinuierlichen Metallphase, wie bei Eisenmeteoriten, ist einer der stärksten Einzelindikatoren für meteoritischen Ursprung.
Troilit. Das Eisensulfid Troilit ist die meteoritenspezifische Form des Eisenmonosulfids. Seine Anwesenheit ist diagnostisch, obwohl es in Feldtests manchmal mit Pyrrhotin verwechselt wird.
Das Widmanstättensche Gefüge. Das ineinandergreifende geometrische Gitter aus Kamacit und Taenit, das in geschnittenen und geätzten Eisenmeteoriten auftritt, bildet sich nur bei Abkühlraten von wenigen Grad pro Million Jahre, was nur in den langsam abkühlenden Kernen von asteroidalen Mutterkörpern auftreten kann. Kein terrestrischer Prozess erzeugt diese Struktur.
Chondren. Diese millimetergroßen Silikattröpfchen sind in praktisch allen Chondriten vorhanden und fehlen in irdischen Gesteinen praktisch vollständig. Sie bildeten sich im Sonnennebel durch Blitzschmelzereignisse, deren genaue Ursache noch diskutiert wird.
Die Zusammensetzung eines Meteoriten ist auch sein wissenschaftlicher Fingerabdruck. Spurenelementverhältnisse, Sauerstoffisotopenhäufigkeiten und die spezifische Mineralanordnung ermöglichen es Forschern, einen Meteoriten einem bestimmten Mutterkörper zuzuordnen, manchmal sogar einem spezifischen Asteroiden wie 4 Vesta oder dem Mond oder Mars.
Verwandte Fragen
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Häufig gestellte Fragen
Woraus bestehen Meteoriten?
Die meisten Meteoriten enthalten eine Kombination aus Silikatmineralien (Olivin, Pyroxen, Plagioklas), metallischen Eisen-Nickel-Legierungen (Kamacit und Taenit) und Eisensulfid (Troilit). Die Anteile variieren dramatisch je nach Klasse, wobei Chondrite von Silikaten dominiert werden und Eisenmeteoriten fast ausschließlich aus Metall bestehen.
Enthalten alle Meteoriten Eisen?
Fast alle Meteoriten enthalten zumindest etwas Eisen. Eisenmeteoriten bestehen fast ausschließlich aus Eisen-Nickel-Legierungen. Chondrite enthalten Eisen sowohl in Metallkörnern als auch in Silikatmineralien. Selbst die meisten Achondrite enthalten eine geringe Menge Eisen in ihren Silikaten. Nur wenige ungewöhnliche Klassen (einige Mondmeteoriten, bestimmte Meteoriten von differenzierten Mutterkörpern) weisen einen sehr geringen Gesamteisenanteil auf.
Was ist eine Chondrule?
Eine Chondrule ist ein kleines, annähernd kugelförmiges Silikattröpfchen, das in chondritischen Meteoriten gefunden wird. Die meisten sind etwa einen Millimeter groß. Sie bildeten sich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren im Sonnennebel, als Staubkörner kurzzeitig schmelzgeschmolzen und dann abgeschreckt wurden, bevor sie in asteroide Mutterkörper eingebaut wurden.
Was ist das Widmanstättensche Gefüge?
Das Widmanstättensche Gefüge ist ein geometrisch ineinandergreifendes Gitter aus Kamacit und Taenit, das sichtbar wird, wenn ein Eisenmeteorit geschnitten, poliert und mit einer schwachen Salpetersäurelösung geätzt wird. Es bildet sich nur bei extrem langsamen Abkühlungsraten (wenige Grad pro Million Jahre) im Inneren großer Asteroidkerne, und kein terrestrischer Prozess erzeugt es.
Enthalten Meteoriten Wasser oder organische Verbindungen?
Einige tun dies. Kohlige Chondrite enthalten hydratisierte Minerale (tonartige Phyllosilikate) und komplexe organische Verbindungen, einschließlich Aminosäuren und Nukleobasen. Der Meteorit Murchison, der 1969 in Australien niederging, hat bei wissenschaftlichen Analysen mehr als 70 verschiedene Aminosäuren geliefert.
