Forscherinnen lüften Rätsel um Herkunft spezieller Meteoriten

Trümmer von Asteroiden-Kollisionen landen als Meteoriten auf der Erde und liefern wichtige Erkenntnisse über die Geschichte des Sonnensystems. Forschende um Maria Schönbächler von der ETH Zürich und ihre Mitarbeitenden Makiko Haba und Jörn-Frederik Wotzlaw haben eine seltene und spezielle Art von Meteoriten aus Silikatgestein und Metall unter die Lupe genommen. Und das Rätsel um ihre Entstehung gelüftet.

Sie konnten fünf dieser sogenannten «Mesosiderite» dank hochpräziser Messungen datieren und erstmals einem Asteroiden zuzuordnen: Sie stammen von Kollisionen des Asteroiden Vesta mit anderen Himmelskörpern, wie die Wissenschaftler im Fachblatt «Nature Geoscience» berichten. Vesta ist neben dem Zwergplanet Ceres eines der grössten bekannten Objekte des Asteroidengürtels zwischen Mars und Jupiter.

Aufgrund der speziellen Zusammensetzung von Mesosideriten wusste man bereits, dass sie von Asteroiden mit Kruste, Mantel und flüssigem Kern stammen müssen und bei Kollisionen ins All geschleudert werden. Die Silikatgestein-Bruchstücke stammen aus der Kruste, Eisen und Nickel aus dem Kern. Aber: «In der Regel ist es sehr schwierig bis unmöglich, Meteoriten bestimmten Ursprungsasteroiden zuzuweisen», liess sich Schönbächler in einer Mitteilung der ETH vom Mittwoch zitieren.

Robuste Mineralien als Zeugen

Dass dies nun gelang, beruht zum einen auf der hochpräzisen Datierung und Messung der chemischen Zusammensetzung, andererseits auf Beobachtungsdaten der Nasa-Raumsonde «Dawn», die auf ihrem Flug zum Zwergplanet Ceres den Asteroiden Vesta mehrfach umkreiste. Die Sonde untersuchte Vestas Oberfläche und schoss Fotos. Darauf sind unter anderem an Vestas Südpol eine Verdickung der Kruste und zwei jüngere Einschlagkrater zu sehen. Bei diesen Einschlägen wurde offenbar Material ins All geschleudert, das als Mesosiderite auf der Erde niederging und nun von Schönbächlers Team untersucht wurde.

Dafür sprechen Alter und Zusammensetzung dieser Meteoriten: Bei der Analyse fokussierten die Forschenden auf sogenannte Zirkone, robuste Mineralien, die in Magmakammern entstehen und das Alter des Gesteins verraten, in dem sie eingebettet sind. In den Mesosideriten fanden sich zwei Generationen von Zirkonen, die zwischen 4,56 und 4,52 Milliarden Jahre alt sind, wie die ETH schrieb.

Heftige Kollision

Die älteren Zirkone stammen aus einer Zeit, in der die Asteroidenkruste allmählich abkühlte und erstarrte, die jüngeren von einer heftigen Streif-Kollision mit einem weiteren Asteroiden. Letztere schlug eine grosse Bresche bis in den flüssigen Kern. Das weggeschleuderte Material lagerte sich mehrheitlich auf der dem Einschlag entgegengesetzten Seite des Asteroiden wieder ab.

Das führte vermutlich zu der lokalen Verdickung, die auf den Fotos der «Dawn»-Sonde zu sehen war. Zudem vermischten sich dadurch die verschiedenen Komponenten des Asteroiden. Spätere Einschläge an dieser Stelle schleuderten Trümmer davon ins All, die vereinzelt als Mesosiderite auf der Erde und schliesslich im Labor landeten.