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METEORITEN
Spuren aus der Frühzeit des Sonnensystems
Redaktion / Pressemitteilung des Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
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22. Januar 2015

Eigentlich hielt man es bislang für unmöglich, dass sich in Meteoriten magnetische Spuren aus der Frühzeit des Sonnensystems erhalten haben. Dazu dürften diese Brocken seit ihrer Entstehung einfach zu viel durchgemacht haben. Jetzt entdeckten Forscher in Meteoriten jedoch winzige Partikel, deren magnetische Orientierung extrem stabil ist.

Meteorit

Festplatte aus dem Himmel: Der Pallasite-Meteorit enthält noch Informationen aus dem frühen Solarsystem. Bild: Natural History Museum London [Großansicht]

Meteoriten haben schon eine lange, bewegte Geschichte hinter sich, bevor sie schließlich auf die Erde fallen: Sie sind Bruchstücke von Asteroiden, die vor rund viereinhalb Milliarden Jahren mit dem Sonnensystem entstanden sind. Viele dieser Himmelskörper heizten sich damals durch radioaktiven Zerfall auf, so dass in ihrem Inneren metallische Schmelzen durch Konvektion magnetische Felder erzeugten, so wie es heute noch die Erde tut. Im Laufe der Zeit kühlten die Schmelzen in den kleinen Himmelskörpern jedoch ab, so dass die Konvektion zum Erliegen kam.

Immer wieder stoßen Asteroiden zusammen und zerbrechen; manche Bruchstücke fallen als Meteoriten auf die Erde, so dass Wissenschaftler sie näher untersuchen können. "Meteoriten sind wie natürliche Festplatten, sie haben das magnetische Feld aus der Frühzeit des Asteroiden noch gespeichert", glaubt Dr. Richard Harrison. Der Geologe der Universität Cambridge arbeitet an Methoden, um diese tief im Gestein verborgenen Informationen zu entschlüsseln. Nun kann er erste Ergebnisse vorstellen.

Bislang war es unklar, ob eisenhaltige Meteoriten überhaupt noch magnetische Informationen aus der frühen Phase des Sonnensystems enthalten können. Zwar fand man große magnetische Domänen, diese ließen sich aber leicht durch neue Magnetfelder überschreiben. Die Wahrscheinlichkeit, dass diese Regionen daher noch nützliche Information über die frühen Magnetfelder des Sonnensystems enthalten könnte, galt als extrem gering.

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Harrison schaute jedoch genauer hin: An der PEEM-Beamline von BESSY II, dem Elektronenspeicherring am Helmholtz-Zentrum Berlin, fanden er und sein Doktorand James Bryson dramatische Variationen in den magnetischen Eigenschaften, als sie ihre Proben gründlich untersuchten. Sie beobachteten nicht nur Regionen mit größeren beweglichen magnetischen Domänen, sondern identifizierten auch eine ungewöhnliche Region, die sogenannte Wolkenzone, die aus Tausenden winziger Nanopartikeln aus Tetratenat bestand, einem superharten magnetischen Material.

"Diese Partikel mit Durchmessern von 50 bis 100 Nanometern besitzen eine magnetische Orientierung, die sich überhaupt nicht verändert. Die Magnetisierung erscheint auf den ersten Blick chaotisch, aber nur hier können wir Informationen über die früher vorherrschenden Magnetfelder finden", erklärt Bryson. Die PEEM-Beamline bietet Röntgenlicht mit exakt definierter Energie und, was entscheidend ist, zirkularer Polarisierung. Dies ermöglicht es, die sehr schwachen magnetischen Signale präzise zu messen und mit hoher Auflösung zu kartieren – und zwar ohne sie durch die Messung zu verändern.

"Die neue Technik, die wir entwickelt haben, bietet einen Weg, um aus diesen Bildern echte Informationen zu gewinnen. Nun können wir erstmals paläomagnetische Messungen von sehr kleinen Regionen dieser Himmelsgesteine durchführen und zwar mit der besten Auflösung, die jemals erreicht wurde", sagt Harrison. Dem Team um Harrison gelang es, aus der räumliche Variation der magnetischen Signale in der Wolkenzone die Geschichte der magnetischen Aktivität des "Muttergesteins" - also des Asteroiden, von dem der Meteorit einst stammte - zu rekonstruieren.

Sie konnten sogar bestimmen, wann die metallische Schmelze im Inneren des Asteroiden sich verfestigte und die Konvektion stoppte. Diese neuen Messungen könnten viele offene Fragen beantworten, die sich zur Lebensdauer und Stabilität von magnetischen Feldern in Himmelskörpern stellen. Die Daten, die das Team mit Hilfe von Computersimulationen interpretiert, weisen darauf hin, dass das Magnetfeld eher durch Überlagerung von Konvektionsströmen als durch rein thermische Strömungen erzeugt wurde. Solche Ergebnisse ermöglichen vielleicht auch eine Vorschau auf das Schicksal des Erdmagnetfelds in ferner Zukunft, wenn die Konvektion im Inneren der Erde zum Erliegen kommt.

Über ihre Untersuchungen berichten die Wissenschaftler heute in der Fachzeitschrift Nature.

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Magnetische Spuren aus der Frühzeit des Sonnensystems in Meteoriten. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
Meteoriten: Die ältesten Gesteine im Sonnensystem - 6. Februar 2006
Meteoriten: Salzkristalle vom Anfang des Sonnensystems - 13. Juni 2000
Links im WWW
Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH
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