Eisenmeteorite

Eine wachsende Anzahl von Daten, welche in den vergangenen Dezennien an Eisen-meteoriten gewonnen wurden, passen nicht in das heute sehr beliebte Modell für deren Entstehung via Trennung einer Metall-Schmelze von aufgeschmolzener chondritischer Materie (wie im Hochofen) und anschließender fraktionierter Kristallisation. Zwei Fälle werden dabei unterschieden: (1) die sogenannten "magmatischen" Eisen sind das Produkt planetarer Fraktionierung und Kristallisation in planetaren Kernen und (2) "nicht-magmatische" Eisen bildeten sich von Metallschmelzen, welche sich in lokalen Impakt-Schmelzen auf der Oberfläche von Planetesimalen von den Silikaten trennten. Alle heute beliebte Modelle schaffen Eisen durch Kristallisieren von einer Schmelze. Die wachsend Zahl von nicht-passenden Daten macht es notwendig, dass diese Modelle baldigst durch ein neues ersetzt werden. Wir möchten mit unserer Studie einige Antworten auf offene Fragen finden, wie z. B.: Wo sind die planetaren Mantel-Gesteine geblieben? Etwa 2/3 differenzierter Planeten bestehen aus Peridotiten (wie in der Erde), aber unsere Meteoriten-sammlungen enthalten nicht ein einziges Stück. Silikate, Sulfide und Graphit enthalten Nachrichten aus dem frühen solaren Nebel: Isotopen-Inhomogenitäten und Töchter von längst ausgestorbenen Radioisotopen. Silikate enthalten auch Hinweise auf Bildung durch Kondensation von einem fraktionierten solaren Gas (Häufigkeitsanomalien von Eu, Sm, Yb). Die Metalle scheinen die älteste uns bekannte Materie zu sein: sie haben ein Verarmung an 182 W, ein Beweis dafür, dass das heute ausgestorbene Radionuklid 182 Hf noch am Leben war, als sie gebildet wurden. Die Eisen haben individuelle, chaotische chemische Zusammensetzungen und jede chemische Gruppe hat ihren individuellen scheinbaren Fraktionierungstrend. Unsere bisherigen Untersuchungen an Metall, Schreibersit, Graphit und Silikaten einiger weniger Eisen lieferten Daten, welche inkompatible mit den heutigen genetischen Modellen für die Eisen sind. Wir fanden viele zusätzliche Beweise für isotopische und chemische Ungleichgewichte zwischen den Phasen der Eisen. Hinweise auf einen primitiven Ursprung der Eisen häufen sich - nicht nur in unseren Daten. Unser Ziel ist es daher, ein Modell zu schaffen, welches den heute bekannten Daten Rechnung trägt und möglicherweise auch zukünftigen. Um dieses Ziel erreichen zu können, müssen wir eine kleine Auswahl von kritischen Proben im Detail analysieren - inklusive die Verteilung der Haupt-, Neben- und Spurenelemente und der Isotopen zwischen den vorhandenen Phasen. Eine kleine finanzielle Unterstützung sollte hauptsächlich dazu dienen, die Mobilität einiger weniger Mitarbeiter sicherzustellen, die notwendig ist, um die bestmögliche Daten-Qualität zu erreichen.

Meteoritische Gläser wurden schon von SORBY (1864) und TSCHERMAK (1875, 1883) beobachtet. Die Bildung dieser Gläser wurde - entsprechend dem damaligen Wissenstand - einer Art vulkanischer Entstehung zugeschrieben. Von besonderem Interesse sind Glaseinschlüsse im Silikatmineral Olivin, das hauptsächlich in Chondren vorkommt, die ihrerseits wieder als charakteristische Bestandteile in fast allen chondritischen Meteoriten enthalten sind. Über viele Jahrzehnte hinweg wurden diese Gläser von den meisten Meteoritenforschern nicht weiter beachtet, da man allgemein annahm, dass sie eingeschlossene Überreste jener Ausgangsschmelze darstellten, aus der sich der Olivin und seine Wirts- Chondre gebildet hätten. Über mehrere Jahre hindurch haben wir Gläser in Chondriten, einigen Achondriten und Eisenmeteoriten systematisch untersucht. Die Implikationen aus den dabei gesammelten Daten und Beobachtungen konnten nicht mit den gängigen Modellvorstellungen - wie magmatische Aktivitäten und Impaktprozesse - zur Meteoritengenese in Einklang gebracht werden. Die Formulierung eines neuen Modells (das Primäre Flüssigkondensat-Modell) konnte im Rahmen dieses Projekts abgeschlossen werden. Die Ergebnisse unserer Untersuchungen belegen einen eindeutigen Zusammenhang zwischen chondritischen Bestandteilen und achondritischen Gesteinen und implizieren, dass Flüssigkeiten (als Vorläuferphase des Glases) möglicherweise eine entscheidende Rolle bei der Entstehung meteoritischer Komponenten zukommt. Hinweise auf die ehemalige Präsenz dieser Flüssigkeiten konnten auch im Eisenmeteoriten Tucson nachgewiesen werden. Chemische und petrographische Detailstudien von Mineralphasen in Tucson (inklusive Glas) deuten darauf hin, dass diese Bestandteile nicht magmatischen Ursprungs sind, sondern bereits im solaren Nebel gebildet wurden. Dieses Ergebnis untermauert die genetische Beziehung von Tucson zu Chondriten - ein Zusammenhang, der bereits von PRINZ et al. (1987) vorgeschlagen wurde. Aufgrund der Tatsache, dass die Ausscheidung des Metalls sowohl vor als auch während jener der Silikate stattgefunden hat, ist in Tucson die Abfolge der Silikatbildung gut erhalten geblieben. Somit war es möglich, die genetische Abfolge bei der Bildung der Silikataggregate in mehrere Einzelschritte aufzulösen. Weiters konnten wir eine Reihe verschiedener Prozesse plausibel machen, die es uns erlaubten, ein alternatives Modell zur Entstehung dieses Meteoriten zu formulieren. Demnach ist Tucson möglicherweise ein extrem metallreicher und an volatilen Elementen verarmter kohliger Chondrit vom Typ Renazzo (CR Chondrit).