Wissenschaftler der Washington University in St. Louis, dem California Institute of Technology (Caltech) und der University of Chicago fanden präsolare Körner – winzige Teilchen fester interstellarer Materie, die in einer Zeit gebildet wurden, als unsere Sonne noch nicht geboren war.
Die Teilchen wurden in „Curious Marie“ entdeckt, einem Stück des berühmten Allende-Meteoriten.
„Curious Marie“ bietet ein bemerkenswertes Beispiel eines Meteoriteneinschlusses der Art „Calcium-Aluminium-reiche Inklusion“ (CAI).
Diese Objekte, die zu den ersten Feststoffen gehörten, die aus dem solaren Nebel kondensierten, helfen den Kosmologen bei der Ermittlung des Alters unseres Sonnensystems.
“Was überrascht, ist die Tatsache, dass präsolare Körnchen überhaupt präsent sind. Nach unserem geläufigen Verständnis der Bildung von Sternensystemen konnten präsolare Körner in dem Milieu, in dem diese Einschlüsse geformt wurden, nicht überleben,“ so Dr. Olga Pravdivtseva, Forscherin am Physics Department and the McDonnell Center for the Space Sciences an der Washington University in Saint Louis.
Im Jahre 2016 stieß ein Forschungsteam der University of Chicago auf Indizien, dass das seltene Element Curium während der Bildungsphase des Sonnensystems präsent war.
Das “Curious Marie”-Fragment des Allende-Meteoriten and das Element Curium sind beide nach der Physikerin, Chemikerin und Nobelpreisträgerin Marie Curie benannt worden. Ihre Pionierarbeit schaffte die Grundlagen zur Theorie der Radioaktivität.
In der neuen Studie verwendeten Dr. Pravdivtseva und ihre Kollegen Isotopensignaturen von Edelgasen zum Nachweis von in „Curious Marie“ vorhandenen präsolaren Siliziumkarbidkörnchen.
Dieser Nachweis ist von wissenschaftlicher Relevanz, da präsolare Gesteinskörner generell als zu fragil eingestuft wurden, als dass sie die Hochtemperaturbedingungen nahe der Sonne bei ihrer Geburt überstanden hätten.
Jedoch sind nicht alle CAIs auf dieselbe Art und Weise gebildet worden.
“Die Tatsache, dass Siliciumcarbid in hitzefesten Inklusionen gegenwärtig ist, erzählt uns etwas über die Umgebungsbedingungen im solaren Nebel bei der Kondensation der ersten festen Materialien,” so Dr. Pravdivtseva.
“Dass das Siliciumcarbid in Curious Marie nicht komplett zerstört war, hilft uns, das damalige Milieu ein wenig besser zu verstehen.”
“Viele hitzeresistente Einschlüsse waren geschmolzen und haben alle strukturellen Beweise ihrer Kondensation verloren. Das betrifft aber nicht alle von ihnen.”
Die Wissenschaftler hatten 20 Milligramm der Substanz des Meteoritenfragments zum Arbeiten zur Verfügung. Aus der Perspektive kosmochemischer Laborarbeit ist dies eine relativ große Menge.
Sie erhitzten die Probe auf schrittweise ansteigende Temperaturen und maßen an jedem der 17 verschiedenen Temperaturschritte die Zusammensetzung von vier freigesetzten Edelgasen.
“Experimentell ist dies erstmal eine elegante Arbeit. Und danach hatten wir ein Puzzle von Edelgas-Isotopensignaturen zu entwirren. Für mich war das wie die Auflösung eines Mysteriums,” sagt Dr. Pravdivtseva.
Andere Wissenschaftler hatten vorher ebenfalls schon über Edelgase nach Beweisen für Siliciumcarbid in solchen Meteoriten-CAIs gesucht, aber die Forscher von Dr. Pravdivtsevas Team waren als erste fündig geworden.
Dr. Pravdivtseva:“Es war toll, als alle Edelgase auf die gleiche Quelle der Anomalien zeigten -Siliciumcarbid.”
“Wir sehen nicht nur Siliciumcarbid in den feinkörnigen CAIs, sondern eine Grundgesamtheit von kleinen Körnchen, die sich alle unter besonderen Bedingungen gebildet haben.”
“Diese Ergebnisse zwingen uns, unsere Vorstellungen von den Konditionen des frühen solaren Nebels zu revidieren.”
Die Ergebnisse wurden im Journal Nature Astronomy. publiziert.
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- Pravdivtseva et al. Evidence of presolar SiC in the Allende Curious Marie calcium-aluminium-rich inclusion. Nat Astron, published online January 27, 2020; doi: 10.1038/s41550-019-1000-z