Die Struktur und Zusammensetzung von Meteoriten

Die Struktur und Zusammensetzung von Meteoriten

© David A. Kring
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Da Meteoriten durch eine Vielzahl von Prozessen auf vielen verschiedenen planetarischen Körpern entstanden sind, können sie sehr unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen. Einige Meteoriten, vor allem primitive Chondrite, sind ganz anders als alle anderen Gesteinsarten, die auf der Erde vorkommen, und können leicht identifiziert werden. Andere Meteorite, vor allem Achondrite, wurden jedoch durch dieselben Eruptionsprozesse wie auf der Erde erzeugt und sind unter Umständen sehr schwer zu erkennen. Um die unterschiedlichen Eigenschaften zu veranschaulichen, werden in diesem Abschnitt kurze Beschreibungen der verschiedenen Meteoritentypen gegeben.

Primitive Chondrite

Diese Meteoritentypen haben im Allgemeinen eine dunkelgraue oder schwarze Schmelzkruste und ein helleres graues Inneres. Drei grundlegende strukturelle Komponenten können auf zerbrochenen Oberflächen sichtbar sein. Die vielleicht auffälligste Komponente sind die Chondren. Auf einer zerbrochenen Oberfläche können Teile dieser millimetergroßen kugelförmigen Körper herausragen und wie winzige, halb vergrabene Eier aussehen. Die Chondren sind in die zweite Komponente der primitiven Chondrite eingetaucht, ein feinkörniges, oft weiches, poröses und graues Material, das wie schwammiger Graphit aussieht und als Matrix bezeichnet wird. Ungeglättete gewöhnliche Chondrite werden von Chondren dominiert (bis zu 80 Volumenprozent), während kohlenstoffhaltige und enstatitische Chondrite weit weniger Chondren enthalten (bis zu 30 Volumenprozent) und in einigen Fällen vollständig aus Matrixmaterial bestehen. Sowohl bei den Chondren als auch beim Matrixmaterial dominieren die Minerale Olivin und Pyroxen (oder deren Umwandlungsprodukte). Da diese Minerale eine ähnliche Dichte haben wie die meisten Minerale in der Erdkruste, fühlen sich primitive Chondrite für ihre Größe nicht ungewöhnlich schwer an. Sie können jedoch kleine verstreute Metallkörner enthalten, die auf einer geschliffenen oder gebrochenen Oberfläche als glänzende Flecken erscheinen. Diese Metallkörner sind besonders deutlich in einigen unausgewogenen gewöhnlichen Chondriten zu erkennen.

Allende-Platte Allende ist ein kohlenstoffhaltiger Chondrit, der in Chihuahua, Mexiko, gefallen ist. Die meisten der in dieser gesägten Platte sichtbaren hellgrauen Objekte sind millimetergroße Chondren, während die größeren weißen Objekte feuerfeste Einschlüsse sind; beide sind in schwarzes Matrixmaterial eingebettet. Dieser primitive Chondrit fiel nur wenige Monate vor der Landung der Apollo-11-Astronauten auf dem Mond und bot den Wissenschaftlern eine einzigartige Gelegenheit, viele der Analysetechniken zu testen, die sie zur Untersuchung der Mondproben entwickelt hatten.

Der dritte Bestandteil primitiver Chondrite sind feuerfeste Einschlüsse. Einige dieser Objekte sind kugelförmig, wie Chondren, aber typischerweise haben sie keine klar definierte Form und werden daher amöboid genannt. Feuerfeste Einschlüsse enthalten hellere Minerale wie Feldspat (der auch ein Hauptmineral in hellen irdischen Graniten ist), so dass sie oft wie weiße Flecken in der grauen Matrix aussehen. Die Häufigkeit von feuerfesten Einschlüssen in primitiven Chondriten variiert; in unausgewogenen gewöhnlichen und Enstatit-Chondriten fehlen sie fast vollständig, aber in kohlenstoffhaltigen Chondriten können sie bis zu 15 Volumenprozent ausmachen.

Äquilibrierte Chondrite

Die meisten äquilibrierten Chondrite sind mit primitiven gewöhnlichen Chondriten verwandt; nur wenige sind mit primitiven kohlenstoffhaltigen oder enstatitischen Chondriten verwandt. Obwohl primitive gewöhnliche Chondrite in der Regel grau sind, können sie nach der Metamorphose in einen äquilibrierten Zustand cremefarben erscheinen und sind manchmal leicht orange oder gelb gefärbt. Wenn sie jedoch durch Einschlagsprozesse auf der Oberfläche eines Asteroiden erschüttert wurden, können sie auch recht dunkel sein. Die Schmelzkruste ist, wenn sie nicht frisch ist, oft rostig orange. Der Metallgehalt dieser Proben variiert und kann bei einigen sehr verwitterten Proben vollständig verschwunden sein. Solche Proben können terrestrischen Sandsteinen ähneln. In frischem Zustand ist das glänzende Metall jedoch im gesamten Gestein verstreut und in einigen Fällen in Adern konzentriert.

Obwohl diese Art von Meteoriten Metall enthält, bestehen sie hauptsächlich aus Olivin, Pyroxen und Feldspat. Daher ist ihre Dichte immer noch mit der vieler irdischer Gesteine vergleichbar. Die wichtigsten Merkmale, die diese Meteoriten von terrestrischen Gesteinen unterscheiden, sind ihre Schmelzkruste und das Vorhandensein von Eisenmetalllegierungen.

Äquilibrierte und nicht-äquilibrierte gewöhnliche Chondrite Beenham (New Mexico), der nicht-äquilibrierte gewöhnliche Chondrit auf der rechten Seite, hat ein gesprenkeltes graues Inneres, das hauptsächlich aus Chondren besteht; man kann auch helle silberne Metallflecken sehen. Khohor (Uttar Pradesh, Indien), der metamorphosierte äquilibrierte Chondrit links, hat ein weißes Inneres, das in starkem Kontrast zu seiner dunklen Schmelzkruste steht.

Ein neuer gewöhnlicher Chondrit, der in der Nähe von Tucson, Arizona, gefunden wurde Dieser teilweise äquilibrierte gewöhnliche Chondrit heißt Snyder Hill. Der Kontrast zwischen dem hellgrauen Inneren und der tiefschwarzen Schmelzkruste, die die Probe umgibt, ist scharf.

Eisenmeteoriten

Im Gegensatz zu primitiven Chondriten und äquilibrierten Chondriten sind Eisenmeteoriten sehr dichte und porenlose Exemplare und daher viel schwerer als die meisten vergleichbar großen Gesteine der Erdkruste. Eisenmeteoriten haben außerdem ein metallisch silberfarbenes Inneres. Diese Meteoriten sind bekannt, weil das Eisenmetall oft in sich kreuzenden Platten kristallisiert, die nach dem Namen eines österreichischen Grafen, der sie als einer der ersten beschrieb, als Widmanstätten-Muster bekannt sind. Dieses Muster ist jedoch bei Proben nur dann zu erkennen, wenn sie in einem Labor chemisch geätzt wurden.

Die Schmelzkruste auf diesen Objekten ist normalerweise eine sehr dünne braune Schicht. Oft wird terrestrischer Magnetit mit Eisenmeteoriten verwechselt, weil er im Vergleich zu den meisten anderen terrestrischen Gesteinen ebenfalls schwer ist und eine schwarze bis violettbraune Oberfläche hat. Proben von Erdmagnetit haben jedoch ein schwarzes bis violett-braunes Inneres, im Gegensatz zu den silberfarbenen Innenräumen von Eisenmeteoriten. Eisenmeteoriten haben auch oft gezackte oder geriffelte Oberflächen (wie in Ton gepresste Daumenabdrücke), die durch Ablation (starke Reibungserhitzung der Oberfläche, aber nicht des Inneren der Meteoriten) beim Eindringen in die Erdatmosphäre entstanden sind.

Pallasite

Diese Arten von Meteoriten sind Mischungen aus Metall und Silikatmaterial, die unterschiedlich schnell verwittern, so dass sich die Oberfläche dieser Meteoriten mit dem Alter verändern kann. Wenn sie frisch sind, haben sie oft eine glatte braune bis schwarze Schmelzkruste, ähnlich wie die von Eisenmeteoriten oder Achondriten. Die Oberfläche älterer Meteoriten kann jedoch aufgrund unterschiedlicher Verwitterung ziemlich knorrig und mit rostigen orangefarbenen und gelben Flecken versehen sein. Aufgrund der großen Menge an Metall in Pallasiten sind sie schwerer als die meisten ähnlich großen irdischen Gesteine.

Gewitterte Oberflächen von Pallasiten sind leicht zu erkennen, da sie ein komplexes Netz aus grünen, gelben oder braunen kristallinen Olivinhülsen aufweisen, die von einer hellen silberfarbenen Eisen-Metall-Matrix umgeben sind.

Achondrite

Achondrite, einschließlich der SNC, sind am schwierigsten von irdischen Gesteinen zu unterscheiden, da sie sich auf Körpern gebildet haben, in denen die gleichen Prozesse wie auf der Erde abliefen. Folglich ähneln ihre Mineralzusammensetzungen, Dichten und Texturen denen der irdischen Gesteine. Eine intakte Schmelzkruste ist das beste Kriterium für die Identifizierung von Kandidaten für künftige Studien.

Einige Achondrite sind Brekzien und ihr Inneres kann daher aus einer Mischung von hellen und dunklen kantigen Klasten bestehen. Eine verwandte Gruppe von Achondriten, die Mesosiderite, sind brekziös und metamorphosiert. Die letztgenannte Gruppe von Meteoriten wird oft zusammen mit den Pallasiten als Steineisenmeteoriten bezeichnet, weil das Metall in ihnen zu großen silbrigen Flecken in einem ansonsten grauen bis braunen silikatischen Inneren koaguliert ist.