Astrophysik Warum Asteroiden und Meteoriten mit Kieselsteinen um sich werfen

Asteroiden verlieren im All Kieselsteine, die später auf die Felsen zurücksinken. Das Phänomen wurde bereits auf Bennu beobachtet, jetzt haben Forscher es auch für einen auf die Erde gefallene Meteoriten rekonstruiert.

 Künstlerische Darstellung eines Asteroiden aus dem ein großer Stein herausgebrochen ist, der nun zerbröselt und dessen kKieselsteingroße Fragmente auf die Oberfläche des Mutterkörpers zurücksinken.
Asteroiden können kleine Kieselsteine verlieren, die den Mutterkörper umkreisen und schließlich auf ihn zurücksinken. (Grafische Darstellung) Bildrechte: April I. Neander. Asteroid image: NASA/Goddard/University of Arizona

Im Weltraum verlieren große Felsbrocken wie Asteroiden oder Kometen mitunter Fragmente in der Größe kleiner Kieselsteine. Diese Kiesel sinken später oft auf die Oberfläche der Brocken zurück oder fallen, wenn sie selbst zusammenbacken, auch mal als Meteorit zur Erde. Spannend ist dieser Prozess, weil Forscher bislang geglaubt hatten, dass nur Kollisionen mit anderen Felsen dafür sorgen, dass Geröllwolken aus kleinen Kieselsteinen entstehen. Eine neue Studie zeigt nun jedoch, dass Asteroiden und Meteoriten viel häufiger mit kleinen Kieseln um sich werfen, als bislang angenommen. Dieser Prozess könnte daher großen Einfluss haben auf Struktur und Aufbau von Objekten wie dem Asteroiden Bennu.

Auffallend gequetschte Struktur der Kieselsteine auf dem Meteoriten

Wie so oft war die Entdeckung der Forscher Philipp Heck und Xin Yang vom Field Museum in Chicago eher ein Zufallsfund. Sie untersuchten den Aguas Zarcas Meteoriten, einen Felsbrocken, der 2019 neben der gleichnamigen Stadt in Costa Rica vom Himmel fiel und dem Museum später geschenkt wurde. Als die Forscher versuchten, kleine Minerale durch abwechselndes Einfrieren und Auftauen aus dem Meteoriten zu isolieren, fielen ihnen kleine kompakte, kieselsteingroße Fragmente auf, die sich als sehr stabil erwiesen.

Der größte Teil des Aguas Zarcas Meteoriten im Fields Museum in Chicago
Der Aguas Zarcas Meteorit im Labor. Bildrechte: John Weinstein, Field Museum

Die Forscher nutzten Computertomografie, um diese Kieselsteine zu analysieren und mit dem übrigen Gestein des Meteoriten zu vergleichen. "Auffallend war, dass diese Komponenten alle gequetscht waren anstatt kugelförmig und dass sie gleich ausgerichtet waren. Sie waren alle in dieselbe Richtung verformt worden, durch einen einzigen Prozess", sagt Philipp Heck. Irgendetwas sei mit den Kieselsteinen passiert, was mit dem restlichen Gestein um sie herum offenbar nicht passiert war. "Das war aufregend, und wir waren sehr neugierig, was das zu bedeuten hatte", sagt Yang.

Kiesel werden hochgeschleudert und fallen an anderen Stellen zurück auf die Oberfläche

Schon der Raumsonde Osiris-Rex, die den Asteroiden Bennu untersucht hatte, war diese Phänomen aufgefallen. Fragmente in der Größe von Kieseln hatten sich von Bennu gelöst und waren später wieder auf dessen Oberfläche zurückgesunken. Heck und Yang haben nun ein physikalisches Modell entwickelt, dass den Ablauf dieses Prozesses erklärt.

Demnach führen frühere Kollisionen mit anderen Körpern dazu, dass deformierte Zonen auf Asteroiden entstehen. Wenn diese Asteroiden sich dann drehen und verschiedene Teile mal der Sonne zuwenden, mal abwenden, dann wird die Oberfläche konstant aufgewärmt und abgekühlt. Diese Temperaturunterschiede sorgen schließlich dafür, dass die deformierten Zonen zerbröseln und dann Kiesel von der Oberfläche weggeschleudert werden – wahrscheinlich durch kleinere Einschläge anderer Felsen oder durch Temperaturstress.

Viele dieser Kiesel bleiben dann allerdings meist in einer langsamen niedrigen Umlaufbahn um ihren Mutterkörper, fallen schließlich wieder auf die Oberfläche zurück und sorgen so für eine Verteilung von Mineralen auf dem Felsbrocken.

(ens)

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