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Jede Forschungsrichtung hat so ihre verborgenen Leidenschaften. Eine Thematik, die dem Außenstehenden eher unwichtig oder gar abstrakt erscheinen mag, über die aber Unmengen an Veröffentlichungen publiziert werden. Die innerhalb des Fachgebietes auf allerheftigste diskutiert wird, wo gestandene Altwissenschaftler, die eigentlich schon über den Dingen stehen sollten, sich über Jahrzehnte Fehden mit Kollegen führen. Wo der Wahnsinn nur knapp unter der Oberfläche lauert, und manchmal auch ausbricht.

In der Meteoritenforschung sind diese geheime Leidenschaft wohl die Chondren, kleine, eher kugelrunde Angelegenheiten aus Silikaten meistens in der Größe von unter einem Millimeter. Ein schönes Übersichtspaper von Friedrich et al. hier aus ArXiv.

Zehn Kosmochemiker haben in etwa 12-13 Theorien über die Entstehung dieser Dinger, mindestens. Und eigentlich jeder hat schon mal irgendwas mit Chondren gemacht, es scheint eine Art Initiationsritus für Meteoritenforscher zu sein. Auch ich versuchte mich an Experimenten zur Chondrenbildung, was in meinem bisher am wenigsten zitierten Paper resultierte.

Was macht diese Chondren so interessant? Sie sind die wichtigste Komponente in den Chondriten, also den Meteoriten, die wohl seit der Entstehung des Sonnensystems einigermaßen unverändert überlebt haben. Sie machen bis zu 80 Prozent in manchen Meteoritengruppen aus (außer in den Typ 1 CI Chondriten, die sind nur noch Matsch).
Interessanterweise wurden Chondren auch in Kometen entdeckt, zumindest in den von Stardust zurückgebrachten Proben des Schweifs von Komet Wild2. Also herumgekommen sind die Teil schon im frühen Sonnensystem.

Wenn man herausfindet, wie die Teile entstanden sind könnte man also einiges darüber erfahren, wie es damals im frühen Sonnensystem zuging – eben die physikalischen Parameter. Worauf sich die meisten Forscher einigen können ist, dass sich die Chondren in der protoplanetaren Scheibe im Gas und Staub frei schwebend aus kleinen Staubaggregaten gebildet haben. Das ist es dann schon, der eigentliche Prozess ist umstritten. Die Dinger sind alt, entstanden in den ersten Millionen Jahren des Sonnensystems. Allerdings sind sie nicht die ältesten Partikel, die Ehre haben die Kalzium-Aluminium-reichen Einschlüsse, die missverständlich benannten CAIs, die für die Bestimmung des zeitlichen Nullpunkts verwendet werden.

Chondren bestehen hauptsächlich aus Olivinen, Pyroxenen (an und für sich völlig gewöhnliche Silikate) sowie Glas mit der Zusammensetzung von Feldspäten.

Um die Hypothesen über die Entstehung der Chondren zu testen, müssen diese durch ein paar Reifen springen. Da sind zum Beispiel die Isotopenverhältnisse. Diese deuten wohl auf einen kurzen Hitzepuls hin. Andererseits könnten die Isotopenverhältnisse im Nachhinein durch eine relativ hohe Gasdichte im solaren Nebel beeinflusst worden sein … alles kompliziert halt.
Einige Isotopensystem deuten auf hochenergetische Partikel hin, welche die Chondren gegrillt haben – das wiederum platziert den Ort der Entstehung ins Innere des frühen Sonnensystems, in nur wenigen AU (1AU=Entfernung Erde-Sonne) Entfernung.

Laborexperimente, bei denen versucht wurde, die Textur der Chondren, also Form und Ausbildung der Kristalle, nachzumachen deuten auf Temperaturen von um die 1500 C hin, mit einer Abkühlrate von bis zu 1000C/h (100C/h wohl typisch). Das würde wohl auf einen dichten Nebel hindeuten, siehe oben.

Wie können die Teile also entstanden sein? Wie gesagt, wohl aus kleinen Staubbällchen. Die Möglichkeit des Recyclings älterer Chondren wird auch diskutiert, ist aber umstritten aufgrund der chemischen Heterogenität (z.B. Hezel et al. hier). Chondren wurden Aufgeheizt und geschmolzen, und kühlten flott wieder ab. Es gibt Anzeichen, dass das Material mehrere Male von der Prozedur betroffen war.

Die Vorschläge reichen von Schockwellen, die für Reibung zwischen Gas und Staub sorgten. Diese könnten durch einfallendes Material verursacht worden sein, oder durch umherirrende Planeten. Weitere Kandidaten sind Strahlungsausbrüche der jungen Sonne, oder der X-Wind. Oder gar Blitze.

Eine Außenseiter-Theorie sind die Entstehung durch Kollisionen oder Impakte. Immerhin, die Chondren in den seltenen CB-Chondriten schienen möglicherweise so entstanden zu sein.

Das ist nur eine sehr grobe Zusammenfassung. Schöne Zusammenfassungen über Chondren generell finden sich auch bei Zanda (2004) oder Lauretta et al. (2006).

Dabei weiß man nicht mal, ob die Chondren wirklich eine so zentrale Rolle im jungen Sonnensystem gespielt haben – der tatsächliche Anteil an der Masse damals ist nicht bekannt. Unsere Meteorite können durchaus nicht vollständig repräsentativ für das sein, was an Mutterkörpern da draußen herumschwirrt, sie sind halt nur Zufallsproben. Deshalb könnten die Entstehungsprozesse damals völlig nebensächlich gewesen sein.

Und bisher ist es auch noch nicht gelungen, so was wie Chondren in anderen, jungen Sonnensystemen nachzuweisen. Man hat zwar Änderungen in der mineralogischen Zusammensetzung einer jungen, protoplanetaren Scheibe beobachtet, ob es sich um einen analogen Prozess handelt ist aber nicht bekannt. Auch ich versuchte mich kürzlich an dieser Frage, Ergebnis: Chondren wären ohnehin schwer nachzuweisen, und es scheint Systeme zu geben, wo Chondren möglicherweise nicht vorkommen.

 

4 Kommentare zu “Chondren: Runde Dinger

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