Ist der Sternenstaub durch seine isotopischen Besonderheiten im Meteoriten lokalisiert, muss er für die Analyse im Transmissionselektronenmikroskop (TEM) herausgeschnitten werden. Denn die Proben dürfen nicht wesentlich dicker sein als etwa 100 Nanometer, damit sie für Elektronen durchstrahlbar sind. Dieser Schritt ist der heikelste. Mit einem „fokussierten Ionenstrahl“ aus Gallium wird das präsolare Korn punktgenau aus der Probe herausgeschnitten.
Im Elektronenmikroskop durchstrahlen dann hochenergetische Elektronen (mit einer Beschleunigungsspannung von 200.000 Volt) die Probe. Das Vergrößerungsvermögen dieses Instrumentes ist so hoch, dass sogar einzelne Atomlagen im Kristallgitter abgebildet werden können. Die Untersuchungen erlauben Rückschlüsse auf die Struktur, aber auch die Chemie der untersuchten Körner.
Entstehungsgeschichte rekonstruieren
Die isotopischen, chemischen und strukturellen Untersuchungen des Sternenstaubkorns ermöglichen es nun, seine Entstehungsgeschichte zu rekonstruieren. In den Winden welches Sternes ist es vor Urzeiten kondensiert und wie? Durch welche Prozesse ist das Korn während seiner Reise durch das interstellare Medium verändert worden? Welche stellaren Umgebungen haben Staub in das Sonnensystem geliefert?
Eine unerwartete Entdeckung gelang dabei in der Goethe-Universität Frankfurt am Main: Eines der präsolaren Körner, das nachweislich in den Winden eines Roten Riesensterns kondensiert ist, hat die Kristallstruktur eines Hochdruckminerals, das den größten Teil des unteren Erdmantels ausmacht: Magnesiumperowskit.
Supernovaschockwelle als Erklärung
Aber wie kann diese Mineralmodifikation unter den extrem niedrigen Drucken der Sternatmosphären entstehen? Die plausibelste Erklärung hierfür ist wohl die Umwandlung des Korns in einer Supernovaschockwelle – einer gewaltigen Explosion, bei der sich der Sternenstaub schlagartig verdichtete.
Diese Entdeckung ist deshalb so unerwartet, weil man davon ausgegangen war, dass Körner in diesen Schockwellen größtenteils zerstört werden. Der Fund belegt das Gegenteil und zeigt, wie wichtig kombinierte spektrometrische und elektronenmikroskopische Untersuchungen an präsolaren Mineralen sind.
Die Ironie dieses Fundes: Man sucht nach Staubkörnern, die lange vor der Entstehung des Sonnensystems in fernen Sternen kondensiert sind und heute noch im interstellaren Raum zu finden sind – und entdeckt stattdessen das häufigste Mineral unseres Planeten Erde.
Stand: 29.01.2009
