Eine Illustration zeigt ein Feld aus winzigen Weltraumgesteinen mit der Erde im Hintergrund (Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))
Vor zehn Jahren machten sich Astronomen verschiedener Institutionen – darunter NASA und SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligence) – daran, den Asteroidengürtel zu kartieren. Dafür verfolgten sie Meteoriten auf ihrem Weg durch die Erdatmosphäre.
Dafür errichteten sie ein weltweites Netzwerk von All-Sky-Kameras. Dieses System tauften sie auf den Namen „Global Fireball Observatory“.
„Das war eine jahrzehntelange Detektivgeschichte – jeder aufgezeichnete Meteoritenfall lieferte uns einen neuen Hinweis“, sagte Peter Jenniskens vom SETI-Institut und NASA Ames Research Center, einer der Projektinitiatoren. „Jetzt haben wir endlich die ersten Umrisse einer geologischen Karte des Asteroidengürtels.“
Jennisken’s Kollege Hadrien Devillepoix von der Curtin University ergänzte: „Andere Teams haben ähnliche Netzwerke weltweit aufgebaut. Gemeinsam bilden sie das Global Fireball Observatory. In den letzten Jahren konnten wir bereits die Flugbahnen von 17 Meteoriten verfolgen, die später geborgen wurden.“
Die Forschungsarbeit des Teams erschien am Montag, dem 17. März, in der Fachzeitschrift Meteoritics & Planetary Science.
Meteoriten sind Gesteinsbrocken aus dem All, die ihren feurigen Absturz durch die Erdatmosphäre überstehen und den Boden erreichen. Anders als die flüchtigen Lichtstreifen von Meteoren sind diese uralten Fragmente mit die ältesten Materialien in unserem Sonnensystem – sie stammen von Planeten, Asteroiden und Kometen.
Die meisten Meteoriten stammen jedoch aus dem Hauptasteroidengürtel unseres Sonnensystems – einer riesigen Region zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter, in der über eine Million Asteroiden die Sonne umkreisen.
Die Entstehung dieses Gürtels ist nach wie vor umstritten. Astronomen gehen jedoch davon aus, dass er auf die Zeit vor etwa 4,5 Milliarden Jahren zurückgeht, als sich die Planeten unseres Sonnensystems formten. Bei diesen Asteroiden handelt es sich vermutlich um übriggebliebene Planetesimale – jene Bausteine von Planeten, die nie zu einem größeren Himmelskörper verschmolzen sind.
Der Asteroidengürtel beherbergt Trümmerfelder, die als Cluster bekannt sind. Sie entstehen, wenn größere Asteroiden durch zufällige Kollisionen zerbrechen. Die kleineren Fragmente bleiben dabei zusammen und bilden sogenannte Asteroidenfamilien.
Durch die Messung radioaktiver Elemente in Meteoriten können Astronomen deren Alter bestimmen und mit der „dynamischen Zeitspanne“ von Asteroiden-Trümmerfeldern abgleichen. Diese dynamische Zeitspanne gibt an, wie viel Zeit seit der Zerstörung oder Streuung eines Asteroiden oder einer Asteroidengruppe vergangen ist. Sie wird durch die Untersuchung ermittelt, wie sich die Objekte im Laufe der Zeit durch ihre Bewegungen und Wechselwirkungen – etwa durch Gravitationskräfte oder Kollisionen – verteilt haben.
Je weiter die Asteroiden verstreut sind, desto älter ist wahrscheinlich das Trümmerfeld. Diese Verteilung gibt Aufschluss darüber, wie viel Zeit seit dem ursprünglichen Zusammenbruch vergangen ist, der zur Streuung der Objekte führte.
Eine Illustration zeigt ein Feld winziger Weltraumfelsen mit der Erde im Hintergrund (Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))
Durch die Analyse von Daten aus Himmelsbeobachtungen sowie der Auswertung von Videoaufnahmen und fotografischen Meteoraufnahmen konnten Devillepoix, Jenniskens und ihre Teams die Herkunft von 75 Meteoriten im Asteroidengürtel zurückverfolgen.
„Vor sechs Jahren gab es nur vage Hinweise darauf, dass verschiedene Meteoritentypen auf unterschiedlichen Bahnen ankommen. Doch mittlerweile ist die Anzahl der erfassten Umlaufbahnen (N) groß genug, um klare Muster erkennen zu können“, schrieben sie in ihrer Studie.
Eine besonders faszinierende Entdeckung betrifft eisenreiche gewöhnliche Chondrit-Meteorite, sogenannte „H-Chondrite“. Diese gehören zu den häufigsten Meteoritenarten, die auf der Erde einschlagen. Ihre chemische Zusammensetzung gilt als ursprünglich, da sie nie geschmolzen sind und seit ihrer Entstehung kaum chemische Veränderungen erfahren haben. Damit stellen sie wertvolle Zeitkapseln dar, die uns Einblicke in das frühe Sonnensystem ermöglichen.
„Wir sehen nun, dass zwölf der eisenreichen gewöhnlichen Chondrit-Meteorite (H-Chondrite) aus einem Trümmerfeld namens ‚Koronis‘ stammen“, erklärte Jenniskens. „Dieses befindet sich im unteren Bereich des ursprünglichen Hauptgürtels. Die Meteoriten erreichten uns aus flachen Umlaufbahnen – ihre Orbitalperioden stimmen mit diesem Trümmerfeld überein.“
„Durch die Messung der kosmischen Strahlungsalter von Meteoriten konnten wir feststellen, dass drei dieser zwölf Meteoriten aus dem Karin-Cluster in Koronis stammen – dieser hat ein dynamisches Alter von 5,8 Millionen Jahren. Zwei weitere kommen aus dem Koronis2-Cluster mit einem Alter zwischen 10 und 15 Millionen Jahren“, fügte er hinzu. „Ein weiterer Meteorit könnte möglicherweise das Alter des Koronis3-Clusters widerspiegeln: etwa 83 Millionen Jahre.“
Das Team entdeckte zudem, dass verschiedene Meteoritengruppen – darunter H-Chondrite – aus unterschiedlichen Regionen des Asteroidengürtels stammen. Einige H-Chondrite mit einem Alter von etwa 6 Millionen Jahren kommen aus der Nele-Asteroidenfamilie, während andere mit einer Bestrahlungsdauer von 35 Millionen Jahren aus dem inneren Hauptgürtel stammen, vermutlich von der Massalia-Asteroidenfamilie.
Die Forscher entdeckten zudem, dass die zweithäufigste Meteoritengruppe – die steinigen L-Chondrite – sowie die seltensten Steinmeteoriten, die LL-Chondrite, hauptsächlich aus dem inneren Hauptgürtel stammen. Ihre Herkunft lässt sich auf die Asteroidenfamilien Flora und Hertha zurückverfolgen. Besonders die L-Chondrite weisen auf eine gewaltsame Entstehungsgeschichte vor 468 Millionen Jahren hin, die mit einer gewaltigen Kollision in Verbindung steht.
Obwohl dies eine der bisher umfassendsten Karten des Asteroidengürtels liefert, konnten nicht alle Meteoriten in der Datenbank zugeordnet werden. Bei einigen Einträgen bestehen zudem noch Unsicherheiten.
Für Devillepoix und Jenniskens ist dies jedoch erst der Anfang.
„Wir sind stolz auf das bereits Erreichte, doch der Weg ist noch lang“, erklärte Jenniskens. „Ähnlich wie die ersten Kartographen, die Australiens Umrisse zeichneten, zeigt unsere Karte einen ganzen Kontinent voller Entdeckungen, die uns erwarten – sobald mehr Meteoriteneinschläge dokumentiert werden.“
