Die Meteoritenausstellung auf der Regiomontanus-Sternwarte Nürnberg
Mit dieser kleinen Ausstellung möchte die Astronomische Gesellschaft in
der Metropolregion Nürnberg e.V. (AGN) das astronomische Informationsangebot der
Regiomontanus-Sternwarte um das Thema „Meteorite” erweitern.
Blickfang ist die 1:1-Replik des Meteoriten „Unter-Mässing”. Dieser ist
wahrscheinlich im Jahr 1807 gefallen und wurde im Jahr 1920 gefunden.
Das ca. 80 kg schwere Original befindet sich im Naturhistorischen Museum
Nürnberg. Die hier gezeigte Nachbildung ist eine Dauerleihgabe der
Naturhistorischen Gesellschaft
Nürnberg e.V. an die AGN.
Alle weiteren Exponate sind Originale, welche unter der fachkundigen
Leitung von Andreas und Carsten Dosche zusammengetragen wurden. Die
AGN dankt den beiden für Konzeption und Aufbau der Ausstellung
und besonders für die Bereicherung der Sammlung durch mehrere Leihgaben
aus ihrem Privateigentum.
Unser Sonnensystem enthält neben der Sonne, den Planeten und den Monden unzählige
kleinere
Himmelskörper. Diese werden je nach Größe als Meteoroid oder Asteroid
bezeichnet.
Kommt ein solcher Körper auf Kollisionskurs mit der Erde, kann er unsere Atmosphäre
durchdringen und
die Erdoberfläche erreichen. Er wird dann „Meteorit” genannt.
Da der Weg der Meteorite durch die Atmosphäre nur wenige Sekunden dauert, wird zwar durch
die
Reibung das Äußere stark erhitzt und teilweise sogar verdampft, das Innere bleibt
jedoch kühl und
erreicht unverändert die Erdoberfläche. Die Meteorite gewähren uns so einen
Einblick in die
Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems, da sie aus dessen Frühzeit stammen und sich
seitdem
kaum mehr veränderten.
Eisenmeteorite
Fünf Prozent aller Meteorite sind Eisen- bzw. Nickel-Eisen-Meteorite. Der Nickelanteil beträgt
5 bis
20 Prozent.
Eisenmeteorite stammen vermutlich aus den Kernen von Asteroiden. Am Anfang
ihrer
Entstehungsphase waren die Asteroiden geschmolzen, so dass sich schwerere Elemente wie Eisen und
Nickel im Kern ansammeln konnten. Körper kühlen im Weltraum sehr langsam ab, da sie Wärme
nur über
Infrarotstrahlung abgeben können. Daher kann es ja nach Größe eines Asteroiden
Jahrmillionen dauern,
bis er erkaltet und erstarrt.
Unter diesen Bedingungen können sich je nach
Zusammensetzung und
Abkühldauer unterschiedliche Kristallformen im Eisen ausbilden. Diese charakteristischen
Kristallstrukturen werden Widmanstätten-Figuren genannt. Sie können auf der Erde wegen
der
benötigten langen Abkühldauer - bis zu 100°C pro 1.000.000 Jahre - nicht
nachgeahmt werden.
Steinmeteorite
94% aller Meteorite sind Steinmeteorite. Die meisten (86%) sind sogenannte Chondrite, benannt nach den in ihnen enthaltenen kleinen Schmelzkügelchen (Chondren). Meteorite ohne Chondren werden Achondrite genannt. Da Steinmeteorite irdischen Steinen ähneln, sind sie schwerer identifizier- und auffindbar als Eisenmeteorite.
Stein-Eisen-Meteorite
Ein geringer Teil aller Meteorite besteht aus einem Gemisch von Metall und verschiedenen
Silikat-Mineralen. Das Gemisch ist dabei differenziert, d.h. die Silikate sind in das gediegene
Metall eingebettet.
Man nimmt an, dass die Stein-Eisen-Meteorite in der Grenzschicht zwischen dem Steinmantel und
dem
metallischen Kern von Asteroiden entstanden.
Einschlüsse
Eisenmeteorite enthalten oft nichtmetallische Einschlüsse. Diese bestehen z.B. aus Troilit (Eisensulfid), Cohenit (Eisencarbid), Schreibersit (Nickel-Eisen-Phosphid) oder Graphit. Teilweise sind diese Stoffe auf der Erdoberfläche nicht stabil und zerfallen langsam. Sie werden deshalb nur in Meteoriten gefunden.
Chondrit
Die meisten käuflichen Steinmeteorite stammen aus Nordwestafrika. Diese Region bietet mit ihrem trockenen Wüstenklima gute Voraussetzungen für Meteoritensuche, da die Meteorite dort sehr langsam verwittern und wegen des spärlichen Pflanzenbewuchses auch leicht gefunden werden können. Meteorite aus Nordwestafrika sind an ihrer Klassifikation „NWA” zu erkennen.
Chondrit
Campo del Cielo
Der Meteorit wird auf ursprünglich mehr als 4 m Durchmesser geschätzt,
beim
Eintritt
in die Erdatmosphäre zerbrach er. Bisher wurden Bruchstücke mit
insgesamt 100 t
Masse gefunden. Er gehört zu den sogenannten groben Oktaedriten, was sich
auf
seine Kristallstruktur bezieht. Diese Eisenkristalle sind auch auf der
angeschliffenen Seite des Ausstellungsstücks zu erkennen.
Fundort:
Campo del
Cielo, nördliches Argentinien.
Der Einschlag fand vor 4000 bis 6000 Jahren
statt.
Gebel Kamil
Sichote-Alin
Troilit-Graphit-Einschluss
Troilit und Graphit kommen oft zusammen in Meteoriteneinschlüssen vor. Das
gelbe
Material ist Troilit, das graue ist Graphit.
Troilit wird fast ausschließlich
in
Meteoriten gefunden. Troilit ist ein Eisensulfid (FeS) und besitzt im Gegensatz
zu
irdischen Eisensulfiden ein anderes Mengenverhältnis. Das bekannteste
irdische
Eisensulfid ist der Pyrit, auch Katzengold genannt (FeS2).
Meteoritenfälle
Die meisten Meteorite fallen buchstäblich vom Himmel. Sie werden nach kurzem Weg durch die Erdatmosphäre so stark gebremst, dass sie schließlich im freien Fall auf die Erdoberfläche niedergehen, d.h. sie verhalten sich wie ein Gegenstand, den man aus großer Höhe fallen lässt. Sie hinterlassen dann keinen Krater und richten keine größeren Schäden an. Bei Nacht nehmen wir solche Meteorite als sogenannte Feuerkugeln war, da sie beim Eintritt in die hohen Atmosphärenschichten durch die Reibung in der Luft zum Glühen kommen. Kleinere Meteorite verglühen als Sternschnuppen vollständig in der Atmosphäre.
Meteoriteneinschläge oder Impakte
Ist der Meteorit groß genug, so durchschlägt er unsere Atmosphäre und löst
am Einschlagort eine
Explosion aus, da seine kinetische Energie dann vollständig in eine Druckwelle und
Hitze übergeht.
Die Krater können zwischen wenigen Metern und hunderten Kilometern groß sein. Der größte
bekannte
Einschlagkrater auf der Erde ist der Vredefort Krater in Südafrika mit einer Länge von
320 km
und einer Breite von 180 km.
In Deutschland sind zwei Krater bekannt, das Nördlinger Ries mit ca. 22 km Durchmesser
und das
Steinheimer Becken mit 3,5 km Durchmesser. Die beiden Krater sind - vermutlich gleichzeitig
-
vor 14,6 Millionen Jahren entstanden. Es wird angenommen, dass der Riesmeteorit einen
Durchmesser von ca. 1,5 km besaß.
Am Beispiel des Rieskraters wird im Folgenden der zeitliche Ablauf eines Impakts dargestellt.
Impakt
Sekundenbruchteile bevor der Meteorit mit ca. 70000 km/h aufschlug, komprimierte er die
Luft
zwischen sich und dem Erdboden und erhitzte sie dadurch. Durch die ungeheure Hitze schmolzen und
verdampften die obersten Schichten des Bodens. Gas und flüssiges Gestein wurden seitlich
herausgedrückt und mit einer Geschwindigkeit fortgeschleudert, die noch höher als die
Einschlaggeschwindigkeit des Meteoriten war.
Der Meteorit durchschlug die mächtigen Sedimentschichten des Jura und Trias und drang etwa
1 km
tief in das darunter liegende Urgestein ein. Meteorit und Gestein wurden extrem
zusammengepresst.
Bei
einem Druck von mehreren Millionen Bar und einer Temperatur von bis zu 30000°C verdampften der
komplette
Meteorit und das umliegende Gestein schlagartig.
Rund um den Einschlagort wurde das Gestein geschmolzen und deformiert. Eine Druckwelle breitete
sich
mit
Überschallgeschwindkeit aus und zertrümmerte kilometerweit das Gestein.
Nur zwei Sekunden nach dem Aufschlag begann die nächste Phase des Impakts. Gesteinstrümmer
aus der
Randzone des entstandenen Kraters wurden kegelförmig herausgeschleudert und bildeten später
in einer
Enfernung von 40 km um den Krater eine geschlossene 100 m dicke Trümmerdecke
(Brekzien).
Nach der Druckwelle federte das Gestein zurück und in der Kratermitte bildete sich ein
Zentralberg.
Das stark komprimierte Innere des Kraters explodierte und setzte eine Energie frei, die mehreren
hundert Megatonnen TNT entsprach. Trümmer, verdampftes und verflüssigtes Gestein
wurden aus dem
Krater hochgerissen und bildeten über dem Krater eine Glutwolke von mehreren Kilometern Höhe.
Durch
die Druckwelle in der Atmosphäre, zusammen mit der Hitzestrahlung der Glutwolke, wurde noch
in 100 km
Entfernung jegliches Leben ausgelöscht.
Der Krater war nun 4 km tief und hatte einen Durchmesser von ca. 8 km.
Dieser erste Krater war nicht stabil. Die steilen Kraterwände gaben nach und kilometergroße
Gesteinsschollen rutschten ins Innere des Kraters, die sogenannte Megablockzone bildete sich.
Auch
der
Zentralberg sank wieder zusammen. Am Treffpunkt der Megablockzone und des nachgebenden
Zentralbergs
wurde das Gestein angehoben, der innere Ring entstand. Der Krater erreichte so schließlich,
nur etwa
5 Minuten nach dem Einschlag, einen Durchmesser von etwa 22 km und eine Tiefe von
500 m.
Die Glutwolke senkte sich sich herab und bedeckte den Krater und die Umgebung. Die daraus entstandenen Gesteinsschichten werden als Suevit bezeichnet und sind im Ries bis 400 m mächtig.
Ein Meteorit in der Größe des Ries-Meteoriten erzeugt einen sogenannten komplexen Krater. Je nach Größe eines Meteoriten fallen die jeweils späteren Stadien eines Impakts weg. Es bildet sich dann ein einfacher aufgebauter Krater, ohne inneren Ring oder Megablockzone.
Bei Einschlägen größerer Meteorite werden gewaltige Energien frei, die das Gestein an der Einschlagstelle um- und verformen. Meist verdampft oder zerplatzt der Meteorit oder wird einfach nur verschüttet. Die Krater selbst verschwinden im Laufe der Zeit durch Erosion von der Erdoberfläche. So sind diese Spuren im Gestein meist die einzige Möglichkeit, einen Krater selbst nach Milliarden von Jahren noch nachzuweisen.
Tektite
Durch die Energie und Hitze eines Meteoriteneinschlags wird der Boden geschmolzen.
Dieses Material kann über hunderte von Kilometern fortgeschleudert werden und erstarrt,
überwiegend
im Flug, zu Glas.
Tektite werden nach dem Ort oder Land ihres Fundes benannt.
Impaktgläser
Durch die Energie und die Hitze eines Meteoriteneinschlags wird der Boden zu Glas geschmolzen, das auch Material des Meteoriten enthalten kann. Im Gegensatz zu Tektiten bleiben Impaktgläser am Ort oder sind Bestandteil von Suevitablagerungen.
Suevite
Suevite entstehen aus den in der Glutwolke des Einschlags hochgeschleuderten, vermengten und später verbackenen Gesteinen. Neben Impaktgläsern, Gesteinstrümmern und erstarrten Schmelzen können auch Reste des eingeschlagenen Meteoriten enthalten sein. Ursprünglich war der Suevit nur aus dem Nördlinger Ries bekannt (Suevit bedeutet wörtlich „Schwabenstein”; das lat. Suevia steht für Schwaben), wurde später aber auch in vielen anderen Einschlagkratern gefunden.
Brekzien
Impaktbrekzien sind durch einen Meteoriteneinschlag zertrümmerte und danach durch Druck, Temperatur und mineralische Vorgänge verbackene Gesteine. Brekzien können auch durch andere geologische Vorgänge, wie z.B. Bergrutsche oder vulkanische Eruptionen entstehen.
Shattercones / Strahlenkegel
Als Strahlenkegel bezeichnet man kegelförmige oder pferdeschwanzähnliche Brüche im Gestein, die durch die extrem starke Schockwelle beim Einschlag eines Meteoriten entstehen. Während Suevite und Brekzien nur Hinweise auf mögliche Impaktstrukturen geben, gelten Strahlenkegel als sicherer Beweis für Einschläge.