Meteoritenkörnchen als Zeitmaschinen

Zwei winzige Körnchen, nur ein Millionstel Meter klein, haben jetzt die seit langem anhaltende Debatte über die Ursprünge der von sterbenden Sternen ausgestoßenen Materie entschieden. Chemische Analysen der aus einem Meteoriten stammenden Körner zeigen, dass sie zwei Arten von Metalloxiden enthalten, die bisher zwar nahe dieser Sterne vermutet worden waren, aber nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden konnten.

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Die Körnchen stammen aus dem Tieschitz Meteoriten, einem Himmelskörper, der im Jahr 1878 auf dem Gebiet des heutigen Tschechien einschlug. Beide Partikel sind älter als das Sonnensystem und nicht größer als ein Fünftel eines menschlichen Haares. Sie bestehen aus Aluminiumoxid, unterscheiden sich aber deutlich in ihrer Struktur: Während der eine aus der kristallinen Form des Oxids – Korundum, dem zweithärtesten Material überhaupt – besteht, ist der andere aus der nichtkristallinen, amorphen Form des Aluminiumoxids zusammengesetzt. Das Korundumkörnchen hat darüber hinaus messbare Titanverunreinigungen.

Schon seit langem rätseln Astronomen darüber, ob Aluminiumoxid das erste feste Material ist, dass durch Kondensation in der heißen Gaswolke entsteht, die von einem bestimmten Typ Sternen, den so genannten „asymptotic giant branch“ (AGB) Sternen am Ende ihres Lebenszyklus ausgestoßen wird. Weil diese Sterne die größte Quelle von Staub in der Milchstraße sind, ist es für die Astronomen wichtig zu bestimmen, wie und in welcher Form dieser Staub kondensiert. „Da auch die erste feste Materie aus der das Sonnensystem entstand, sich durch ähnliche Prozesse bildete, wie sie für die AGB-Sternen angenommen werden, erlauben die Körnchen einen wichtigen Einblick in die Vergangenheit“, erklärt Larry Nittler, Astronom an der amerikanischen Carnegie Institution. Auch der Austausch der chemischen Elemente zwischen Sternen und interstellarem Raum ist noch weitgehend ungeklärt, könnte jetzt aber mithilfe der Meteoritenkörnchen erhellt werden.

Schon früher haben astronomische Beobachtungen verräterische Spuren in Infrarotspektren ergeben, die auf die Präsenz von zwei Formen von Aluminiumoxid in den Staubwolken der AGB-Sternen schließen ließen. Doch die Daten waren nicht präzise genug, um mit Sicherheit zu beweisen, dass sowohl die kristalline als auch die nicht-kristalline Form vorhanden waren. „Diese Studie ist die erste definitive Analyse, die zeigt, dass beide Formen tatsächlich von den AGB-Sternen produziert werden“, erklärt Tom Bernatowicz von der Washington Universität in St. Louis und Mitauthor der Studie.

Die Wissenschaftler analysierten neben den Mikrostrukturen und der chemischen Zusammensetzung auch die Anteile von Sauerstoff und Magnesiumisotopen in den Körnchen. Da die in einem Stern ablaufenden Kernreaktionen die Isotopenzusammensetzung der Materie beeinflussen, konnten die Forscher darüber eindeutig die Herkunft der Körnchen aus dem Sterneninneren belegen. Sie bildeten sich in ihm, wurden ausgestoßen und sind seitdem ohne größere Veränderungen durch Raum und Zeit gereist, um dann vor rund 4,6 Milliarden Jahren Teil der Staubwolke zu werden, aus der unser Sonnensystem entstand.

(Carnegie Institution, 09.09.2004 – NPO)