Planetare Meteoriten
Ein Marsmeteorit ist ein Gestein, das durch einen gewaltigen Asteroideneinschlag von der Marsoberfläche weggeschleudert wurde, Millionen von Jahren durchs All reiste und schließlich auf der Erde landete. Dies sind echte Stücke eines anderen Planeten, physisch zugänglich ohne Raumfahrtmission.
Geschrieben von Brian McDonald, IMCA #3323, Treasure Coast Meteorite Co.
Die Reise vom Mars zur Erde
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Einschlag auf dem Mars
Ein großer Asteroid schlägt mit hoher Geschwindigkeit auf der Marsoberfläche ein. Die Energie des Einschlags gräbt einen Krater und schleudert Oberflächenmaterial ins All. Im Gegensatz zum Mond hat der Mars eine etwa 2,5-mal stärkere Anziehungskraft, wodurch Auswurfgeschwindigkeiten von über etwa 5 Kilometern pro Sekunde erforderlich sind, damit Trümmer entweichen können. Nur die energiereichsten Einschläge erzeugen Material mit dieser Geschwindigkeit.
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Transit durch den Weltraum
Einmal von der Marsgravitation befreit, umkreist das Fragment als kleiner Gesteinskörper die Sonne. Das Alter der Exposition gegenüber kosmischer Strahlung, gemessen an Isotopen, die sich während des Transits ansammeln, deutet darauf hin, dass die meisten Marsmeteoriten zwischen 1 und 20 Millionen Jahren im Weltraum verbrachten, bevor sie die Erde erreichten, obwohl einige viel kürzere Transitzeiten aufweisen. Während dieser Reise wird das Gestein von kosmischer Strahlung bombardiert, wodurch eine messbare isotopische Aufzeichnung seiner Zeit im Weltraum zurückbleibt.
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Eintritt und Fund auf der Erde
Wenn das Fragment in die Erdatmosphäre eintritt, verlangsamt es sich rapide und seine äußere Oberfläche schmilzt, wodurch eine Schmelzkruste entsteht. Die meisten Marsmeteoriten werden in der Antarktis oder in heißen Wüstenumgebungen gefunden, wo dunkle, schmelzkrustierte Gesteine auf hellem Untergrund visuell auffällig sind. Die trockenen Bedingungen der Wüstenfundregionen bieten auch günstige Erhaltungsbedingungen für die Mineralien und flüchtigen Signaturen, die bei der Klassifizierung verwendet werden.
Wie Wissenschaftler den Marsursprung beweisen
Die Bestätigung, dass ein Meteorit vom Mars stammt, erfordert eine Reihe konvergierender Beweise. Die schlüssigsten stammen von einer Entdeckung, die vor dem Weltraumzeitalter nicht hätte erwartet werden können.
Winzige Gaseinschlüsse in bestimmten Marsmeteoriten stimmen mit der Zusammensetzung der Marsatmosphäre überein, wie sie 1976 von den NASA-Viking-Landern gemessen wurde. Die Übereinstimmung ist exakt und einzigartig. Keine andere Quelle erzeugt diese Kombination von Gasverhältnissen.
Dieser atmosphärische Fingerabdruck, insbesondere die Isotopenverhältnisse von Edelgasen und Stickstoff, stellt eine direkte Verbindung zwischen dem Meteoriten und dem Mars her, die durch keinen anderen Ursprung erklärt werden kann. Er ist das Äquivalent eines planetaren Barcodes und wurde 1983 als Marsianer erkannt, als Forscher die in dem Shergottit EETA 79001 eingeschlossenen Gase mit den Daten von Viking verglichen.
Eingeschlossenes atmosphärisches Gas
Das entscheidendste Merkmal. Stoßgeschmolzenes Glas in Shergottiten schließt im Moment des Auswurfes Marsatmosphäre ein. Die Isotopenverhältnisse von Argon, Stickstoff und Kohlendioxid stimmen exakt mit den Viking-Lander-Messungen überein und unterscheiden sich von allen anderen Meteoritentypen und von der Erdatmosphäre.
Sauerstoffisotope
Marsgesteine liegen auf einem deutlichen Platz im Sauerstoff-Drei-Isotopen-Diagramm, klar getrennt von Erde, Mond und allen großen Asteroidengruppen. Dies ist einer der primären Screening-Tests für den planetaren Ursprung.
Mineralchemie
Das FeO/MnO-Verhältnis in Pyroxen und Olivin ist hochdiagnostisch. Marsmineralien liegen stets in einem Bereich, der sich von terrestrischen Gesteinen und von Meteoriten asteroidaler Herkunft unterscheidet. Dieses Verhältnis wird durch die planetare Bulk-Zusammensetzung kontrolliert und ändert sich nicht mit der Verwitterung.
Kristallisationsalter
Die meisten Marsmeteoriten sind nach Sonnensystemstandards jung. Shergottite kristallisierten typischerweise vor 150 bis 600 Millionen Jahren, was mit vulkanischer Aktivität auf einem geologisch aktiven Planeten übereinstimmt. Asteroidale Meteoriten sind fast immer älter als 4 Milliarden Jahre.
Minerale durch Wasserveränderung
Mehrere Marsmeteoriten enthalten Karbonate, Sulfate und Phyllosilikate, die durch flüssiges Wasser gebildet wurden. Die Chemie dieser Alterationsminerale stimmt mit der Marswasserchemie überein, die aus Orbital- und Oberflächenbeobachtungen abgeleitet wurde.
Arten von Marsmeteoriten
Marsmeteoriten werden als SNC-Gruppe zusammengefasst, benannt nach ihren drei Gründungsmitgliedern. Jeder Typ spiegelt unterschiedliche geologische Umgebungen auf dem Mars wider.
Shergottite
Häufigster Marstyp • Basaltische und lherzolitische Gesteine • Kristallisierte vor 150 bis 600 Millionen Jahren
Vulkanische Gesteine, die aus Marsmagma entstanden sind. Benannt nach dem Shergotty-Meteoriten, der 1865 in Indien niederging. Der häufigste Marsmeteoritentyp, unterteilt in basaltische, olivinphyrische und lherzolitische Shergottite, basierend auf Textur und Mineralogie. Ihr junges Kristallisationsalter weist darauf hin, dass der Mars in geologisch jüngerer Zeit vulkanisch aktiv war. Die meisten enthalten das schockgeschmolzene Glas, das atmosphärische Gase einschließt, die zur Bestätigung des Marsursprungs verwendet werden.
Nakhlite
Klinopyroxenite • Entstanden in alten Lavaströmen • Kristallisierte vor ca. 1,3 Milliarden Jahren
Grobkörnige Gesteine, dominiert vom Pyroxenmineral Augit. Benannt nach dem Nakhla-Meteoriten, der 1911 in Ägypten niederging. Alle bekannten Nakhlite weisen nahezu identische Kristallisationsalter von rund 1,3 Milliarden Jahren und ähnliche Texturen auf, was darauf hindeutet, dass sie aus demselben Lavastrom auf dem Mars stammen könnten. Viele enthalten sekundäre Minerale, die durch die Wechselwirkung mit flüssigem Wasser gebildet wurden und einige der stärksten mineralogischen Beweise für wässrige Aktivität auf dem Mars liefern.
Chassignite
Dunite • Olivin-dominiert • Extrem selten
Olivinreiche Gesteine, äquivalent zu terrestrischem Dunit. Benannt nach dem Chassigny-Meteoriten, der 1815 in Frankreich niederging. Es sind nur eine Handvoll Chassignite bekannt, was sie zu den seltensten der ohnehin schon seltenen Mars-Typen macht. Sie repräsentieren eine tiefe Mantelquelle auf dem Mars und teilen das gleiche Kristallisationsalter von etwa 1,3 Milliarden Jahren wie die Nakhlite, was auf einen möglichen gemeinsamen Ursprung hindeutet.
ALH 84001
Orthopyroxenit • Ältester bekannter Marsgestein • Kristallisierte vor ca. 4,09 Milliarden Jahren
Das einzige bekannte Exemplar seiner Art. Ein alter Orthopyroxenit aus der frühesten Periode der Marsgeschichte, als flüssiges Wasser an der Oberfläche vorhanden war. Erlangte 1996 weltweite Berühmtheit, als NASA-Forscher mögliche Beweise für früheres mikrobielles Leben in seinen Karbonatkügelchen bekannt gaben. Die biologische Interpretation wurde durch nachfolgende Forschungen nicht bestätigt, aber ALH 84001 bleibt wissenschaftlich außergewöhnlich als das älteste bekannte Marsgestein und die einzige Probe des frühen Mars, die für Studien zur Verfügung steht.
Regolith-Brekzien
Oberflächenmaterial • Gemischte Lithologien
Eine kleine Anzahl von Marsmeteoriten sind polymikte Brekzien, die gestörtes und gemischtes Oberflächenmaterial und keine kohärenten magmatischen Gesteine darstellen. Sie beproben den Marsregolith und können Material aus mehreren geologischen Einheiten enthalten. NWA 7034 und seine Parallelen, manchmal Black Beauty genannt, sind die bekanntesten Beispiele und enthalten den höchsten Wassergehalt aller bisher analysierten Marsmeteoriten.
Wie selten Marsmeteoriten sind
<400
Bestätigte Marsmeteoriten-Exemplare weltweit
<0.1%
Aller geborgenen Meteoriten sind Marsmeteoriten
~270 kg
Geschätzte gesamte bekannte Masse an Marsmaterial
Jedes bestätigte Marsmeteoritenexemplar auf der Erde repräsentiert ausgestoßenes Material von einem einzigen Impaktereignis, das genügend Geschwindigkeit erzeugte, um der Marsgravitation zu entkommen, Millionen von Jahren im Weltraum überlebte, den atmosphärischen Eintritt überstand, geborgen wurde und einer Laborbestätigung unterzogen wurde. Jeder Schritt eliminiert die meisten Kandidaten. Das Ergebnis ist ein weltweiter Vorrat, der in Hunderten von Exemplaren und einigen hundert Kilogramm Material gemessen wird, verteilt auf Forschungseinrichtungen und Privatsammlungen weltweit.
Was Marsmeteoriten Wissenschaftlern erzählen
Noch keine Roboter-Mission hat Proben vom Mars zurückgebracht. Marsmeteoriten sind die einzigen physischen Proben des Planeten, die auf der Erde für Laborstudien zur Verfügung stehen. Sie wurden verwendet, um das Alter des Marsvulkanismus zu bestimmen, Mineralien zu identifizieren, die durch flüssiges Wasser gebildet wurden, die Zusammensetzung der Marsatmosphäre im Moment des Auswurfs zu messen und die Chemie des tiefen Inneren eines Planeten zu untersuchen, den wir noch nicht mit einer Probenrückführmission besucht haben.
Da jeder Meteorit von einem anderen, unbekannten Ort auf dem Mars ausgestoßen wurde, deckt die globale Sammlung ein breiteres Spektrum der Marsgeologie ab als jeder einzelne Landeplatz. Zusammen haben sie das wissenschaftliche Verständnis des Mars als geologisch komplexen, ehemals wasserreichen Planeten geprägt.
Vor dem Kauf: Was zu überprüfen ist
Jeder legitime Marsmeteorit hat einen veröffentlichten Eintrag im Meteoritical Bulletin, dessen SNC-Klassifizierung durch Laboranalysen bestätigt wurde. Überprüfen Sie den Namen vor dem Kauf unter lpi.usra.edu. Der Eintrag sollte die genaue Klassifizierung (z. B. Shergottit, basaltisch), das bekannte Gesamtgewicht und einen direkten Bulletin-Link enthalten. Keine verifizierte Klassifizierung bedeutet keinen bestätigten Marsursprung.
Marsmeteoriten durchstöbern
Häufig gestellte Fragen
Woher wissen Wissenschaftler, dass ein Meteorit vom Mars stammt?
Der eindeutigste Beweis ist eingeschlossenes atmosphärisches Gas. Stoßgeschmolzenes Glas in Marsmeteoriten versiegelt die Marsatmosphäre im Moment des Auswurfs. Die isotopische Zusammensetzung dieser Gase stimmt exakt mit den Viking-Lander-Messungen überein und ist einzigartig für den Mars. Sauerstoffisotope, Mineralchemie und junge Kristallisationsalter liefern alle unterstützende Beweise.
Wie selten sind Marsmeteoriten?
Weltweit gibt es weniger als 400 bestätigte Exemplare, die etwa 270 Kilogramm Material ausmachen. Sie machen weniger als 0,1 % aller geborgenen Meteoriten aus. Einzelne Exemplare von seltenen oder wissenschaftlich bedeutsamen Typen können auf dem Sammlermarkt außergewöhnlich selten sein.
Dürfen Sammler legal Marsmeteoriten besitzen?
Ja. Marsmeteoriten können legal gekauft und verkauft werden, wenn sie rechtmäßig gefunden wurden. Der Besitz ist in den meisten Gerichtsbarkeiten legal. Jedes legitime Exemplar hat einen veröffentlichten Eintrag im Meteoritical Bulletin, der unabhängig überprüft werden kann.
Was ist der Unterschied zwischen einem Shergottit und einem Nakhlit?
Beide sind Marsmeteoriten, stammen aber aus unterschiedlichen geologischen Umgebungen. Shergottite sind jüngere basaltische Vulkangesteine, die vor 150 bis 600 Millionen Jahren kristallisierten. Nakhlite sind grobkörnigere Klinopyroxenite, die vor etwa 1,3 Milliarden Jahren kristallisierten, wahrscheinlich aus einem einzigen alten Lavastrom. Nakhlite neigen auch dazu, mehr Anzeichen von Wasserveränderung zu enthalten.
Sind Marsmeteoriten wertvoller als Mondmeteoriten?
Im Allgemeinen ja, pro Gramm. Marsmeteoriten sind insgesamt seltener als Mondmeteoriten, und die Identifizierungsgeschichte mit der Viking-Atmosphärenübereinstimmung verleiht ihnen eine zusätzliche wissenschaftliche Erzählebene. Die Preise variieren erheblich je nach Typ, bekanntem Gesamtgewicht und Probenqualität. Beide Kategorien sind wesentlich teurer als gewöhnliche Chondrite.
Was ist Black Beauty?
NWA 7034 und seine gepaarten Exemplare werden aufgrund ihrer dunklen Farbe und ihres hohen Wassergehalts „Black Beauty“ genannt. Es handelt sich um polymikte Brekzien, die Mars-Oberflächenregolith und kein kohärentes magmatisches Gestein darstellen. NWA 7034 enthält den höchsten Wassergehalt aller analysierten Marsmeteoriten und zeichnet die alte Marskruste auf eine Weise auf, wie es kein anderes bekanntes Exemplar tut.
