Turbulenzen im Urnebel könnten poröse Materie zu ersten Gesteinen komprimiert haben Zuckerwatte im frühen Sonnensystem - scinexx | Das Wissensmagazin
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Turbulenzen im Urnebel könnten poröse Materie zu ersten Gesteinen komprimiert haben

Zuckerwatte im frühen Sonnensystem

Sonnensystem - entstanden aus einer Staubwolke © NASA/NRAO

Die frühesten Gesteine unseres Sonnensystems glichen weniger den festen, kompakten Brocken der heutigen Asteroiden, als vielmehr einer Art Zuckerwatte. Das zeigt eine jetzt in „Nature Geoscience“ erschienene Studie, in der Forscher durch Laborexperimente und Computermodelle die Bildung der ersten Gesteinsbrocken nachvollzogen haben. Erst später sorgten Turbulenzen in der Urwolke dafür, dass sich die „Zuckerwatte“ zu massivem Gestein komprimierte.

Alle Planeten, Asteroiden und Anderen festen Bestandteile des Sonnensystems bildeten sich einst aus einer gewaltigen Materieansammlung um die junge Sonne, die Akkretionsscheibe. Staub, Eis und Gase kreisten um ein gemeinsames Zentrum und ballten sich im Laufe der Zeit zuerst kleinen, dann immer größeren Brocken zusammen. Ein Teil dieser Materie wurde nicht zu Planeten oder Monden, sondern sammelte sich im Asteroidengürtel zwischen Jupiter und Mars.

Mikrostruktur kohliger Chondriten analysiert

Jetzt haben Wissenschaftler eines internationalen Teams ein Fragment eines Asteroiden aus diesem Gürtel genutzt, um wichtige neue Erkenntnisse über die Materie in der Frühzeit unseres Planetensystems zu gewinnen. Bei dem Fragment handelt es sich um das eines so genannten kohligen Chondriten, eines Meteoriten, der neben Silikatkörnchen bis zu drei Prozent an Kohlenstoff in Form von Graphit, Karbonaten und organischen Verbindungen enthält. Diese Chondriten gelten als sehr ursprünglich und kaum durch thermische oder andere Prozesse verändert.

Für ihre Analyse nutzten die Forscher die Elektronen-Rückstreu-Diffraktion (EBSD), eine Methode, bei der Proben des Chondriten mit Elektronen beschossen und deren Verhalten und Rückstreuung registriert wird. Das resultierende Interferenzmuster erlaubt es, die Strukturen im Inneren und besonderes die Orientierung und Position von einzelnen Mikrometer-kleinen Partikeln zu studieren, die sich rund um die größeren Silikatkörnchen angelagert haben.

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Porosität von Zuckerwatte

Die Auswertung ergab, dass die Partikel in einer sehr gleichförmigen Weise um die Körnchen liegen. Nach Ansicht der Forscher müssen sie demnach aus einer zunächst sehr porösen, Zuckerwatte-ähnlichen Form durch Turbulenzen oder ähnliches erschüttert und dadurch quasi zusammengefallen oder -gedrückt worden sein. Auf die vergleichsweise geringe Stärke der damaligen Kompression lässt sich ebenfalls aus der heutigen Struktur der Partikel schließen.

„Unsere Studie überzeugt uns davon, dass die kohlenstoffhaltigen Chondritgesteine vor Milliarden Jahren durch Turbulenzen im Urnebel geformt wurden, ähnlich wie die Kiesel in einem Fluss durch Turbulenzen des Wassers“, erklärt Geowissenschaftler Phil Bland vom Imperial College London. „Unsere Forschung deutet darauf hin, dass die Turbulenz diese frühen Partikel dazu brachte, sich zu komprimieren und zu verhärten und so im Laufe der Zeit die ersten winzigen Gesteine zu bilden.“

Urnebel-Turbulenzen statt Einschlag?

Bisher gab es Unklarheiten darüber, ob die Kompression der Partikelränder um die Körnchen möglicherweise relativ plötzlich und gewaltsam, beispielsweise durch den Einschlag des Urasteroiden auf einem anderen frühen Objekt entstanden oder aber ob sie sich, wie die Forscher dieser Studie glauben, langsamer, durch zahlreiche Stöße und Druckwellen von wiederkehrenden Turbulenzen im Urnebel bildeten.

„Das Spannende an diesem Ansatz ist es, dass er uns zum ersten Mal erlaubt, die Akkretion und Einschlagsgeschichte der primitivsten Materialien des Sonnensystem quantitativ und in großem Detail zu rekonstruieren“, so Bland. „Dies ist ein weiterer Schritt, der uns hilft besser zu verstehen, wie die Gesteinsplaneten und Monde, die einen Teil unseres Sonnensystems ausmachen, entstanden sind.” (Nature Geoscience, 2011; doi:10.1038/ngeo1120)

(Imperial College London, 30.03.2011 – DLO)

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