Der Anblick eines Feuerballs, der über den Himmel rast, löst bei Kindern und Erwachsenen gleichermaßen Staunen und Aufregung aus. Es ist eine Erinnerung daran, dass die Erde Teil eines viel größeren und unglaublich dynamischen Systems ist.
Jedes Jahr, etwa 17.000 dieser Feuerbälle gelangen nicht nur in die Erdatmosphäre, sondern überleben auch die gefährliche Reise an die Oberfläche. Dies gibt Wissenschaftlern eine wertvolle Chance, diese felsigen Besucher aus dem Weltraum zu untersuchen.
Wissenschaftler wissen, dass einige dieser Meteoriten zwar vom Mond und vom Mars stammen, die meisten jedoch von Asteroiden. Aber zwei separate Studien wurden veröffentlicht in Natur Heute sind wir noch einen Schritt weiter gegangen. Die Forschung wurde geleitet von Miroslav Brož von der Karls-Universität in der Tschechischen Republik und Michael Marsset von der Europäischen Südsternwarte in Chile.
Die Papiere führen den Ursprung der meisten Meteoriten auf nur eine Handvoll Asteroidenzerfallsereignisse zurück – und möglicherweise sogar auf einzelne Asteroiden. Im Gegenzug stärken sie unser Verständnis der Ereignisse, die die Geschichte der Erde – und des gesamten Sonnensystems – geprägt haben.
Was ist ein Meteorit?
Erst wenn ein Feuerball die Erdoberfläche erreicht, spricht man von einem Meteoriten. Sie werden üblicherweise in drei Typen unterteilt: Steinmeteoriten, Eisenmeteoriten und Stein-Eisen-Meteoriten.
Steinmeteoriten gibt es in zwei Arten.
Am häufigsten sind die Chondriten, deren Inneres runde Objekte enthält, die scheinbar aus Schmelztröpfchen entstanden sind. Sie machen 85 % aller auf der Erde gefundenen Meteoriten aus.
Die meisten sind als „gewöhnliche Chondrite“ bekannt. Sie werden dann in drei große Klassen eingeteilt – H, L und LL – basierend auf dem Eisengehalt der Meteoriten und der Verteilung von Eisen und Magnesium in den Hauptmineralien Olivin und Pyroxen. Diese Silikatminerale sind die mineralischen Bausteine unseres Sonnensystems und kommen auf der Erde häufig vor und kommen in Basalt vor.
„Kohlenstoffhaltige Chondrite“ sind eine eigenständige Gruppe. Sie enthalten große Mengen an Wasser in Tonmineralien und organischen Materialien wie Aminosäuren. Chondrite wurden nie geschmolzen und sind direkte Proben des Staubes, der ursprünglich das Sonnensystem bildete.
Die seltenere der beiden Arten von Steinmeteoriten sind die sogenannten „Achondrite“. Diese weisen nicht die charakteristischen runden Partikel von Chondriten auf, da sie auf Planetenkörpern geschmolzen sind.
Der Asteroidengürtel
Asteroiden sind die Hauptquellen für Meteoriten.
Die meisten Asteroiden befinden sich in einem dichten Gürtel zwischen Mars und Jupiter. Der Asteroidengürtel selbst besteht aus Millionen von Asteroiden, die von der Gravitationskraft des Jupiter umhergeschwemmt und gelenkt werden.
Die Wechselwirkungen mit Jupiter können die Umlaufbahnen von Asteroiden stören und Kollisionen verursachen. Dabei entstehen Trümmer, die sich zu Trümmerhaufen von Asteroiden zusammenballen können. Diese entwickeln dann ein Eigenleben.
Es sind Asteroiden dieser Art, die die jüngsten Hayabusa- und Osiris-REx-Missionen besuchten und von denen Proben zurückbrachten. Diese Missionen stellten den Zusammenhang zwischen verschiedenen Asteroidentypen und den Meteoriten her, die auf die Erde fallen.
Asteroiden der S-Klasse (ähnlich steinigen Meteoriten) kommen in den inneren Regionen des Gürtels vor, während kohlenstoffhaltige Asteroiden der C-Klasse (ähnlich kohlenstoffhaltigen Chondriten) häufiger in den äußeren Regionen des Gürtels zu finden sind.
Aber wie die beiden Nature-Studien zeigen, können wir einen bestimmten Meteoritentyp mit seinem spezifischen Ursprungsasteroiden im Hauptgürtel in Verbindung bringen.
Eine Familie von Asteroiden
Die beiden neuen Studien ordnen die Quellen gewöhnlicher Chondritentypen bestimmten Asteroidenfamilien zu – und höchstwahrscheinlich bestimmten Asteroiden. Diese Arbeit erfordert eine sorgfältige Rückverfolgung der Flugbahnen von Meteoriten, Beobachtungen einzelner Asteroiden und eine detaillierte Modellierung der Umlaufbahnentwicklung der Mutterkörper.
Die Studie unter der Leitung von Miroslav Brož berichtet, dass gewöhnliche Chondriten aus Kollisionen zwischen Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 30 Kilometern entstehen, die vor weniger als 30 Millionen Jahren stattfanden.
Die Asteroidenfamilien Koronis und Massalia verfügen über entsprechende Körpergrößen und sind in der Lage, dass Material auf die Erde fällt, basierend auf detaillierten Computermodellen. Von diesen Familien sind die Asteroiden Koronis und Karin wahrscheinlich die dominanten Quellen für H-Chondriten. Die Familien Massalia (L) und Flora (LL) sind bei weitem die Hauptquellen für L- und LL-ähnliche Meteoriten.
Die Studie unter der Leitung von Michaël Marsset dokumentiert weiterhin den Ursprung von L-Chondriten-Meteoriten aus Massalia.
Es wurden spektroskopische Daten – also charakteristische Lichtintensitäten, die Fingerabdrücke verschiedener Moleküle sein können – von Asteroiden im Gürtel zwischen Mars und Jupiter zusammengestellt. Dies zeigte, dass die Zusammensetzung der L-Chondriten-Meteoriten auf der Erde der der Massalia-Asteroidenfamilie sehr ähnlich ist.
Anschließend zeigten die Wissenschaftler mithilfe von Computermodellen, dass eine Asteroidenkollision vor etwa 470 Millionen Jahren die Familie Massalia hervorbrachte. Zufälligerweise führte diese Kollision auch zu zahlreichen fossilen Meteoriten in ordovizischen Kalksteinen in Schweden.
Bei der Bestimmung des ursprünglichen Asteroidenkörpers bilden diese Berichte die Grundlage für Missionen zum Besuch der Asteroiden, die für die häufigsten Weltraumbesucher auf der Erde verantwortlich sind. Wenn wir diese Asteroidenquellen verstehen, können wir die Ereignisse erkennen, die unser Planetensystem geformt haben.
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