Asteroiden hatten ein unerwartet bewegtes Innenleben

Entstand die Erde im kosmischen Softbillardspiel?

Im Inneren von Asteroiden finden gigantische Umwälzungsprozesse statt, ähnlich denen, wie Wissenschaftler sie auch für die Anfangsphase der Erde vermuten. Zu diesem überraschenden Ergebnis kamen Wissenschaftler der Goethe Universität und der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich, als sie Tiefengestein des Asteroiden Vesta untersuchten. Daraus ziehen sie weit reichende Schlüsse über die Entstehung der Erde und der anderen Planeten unseres Sonnensystems.

Abbildung des Asteroiden Vesta, aufgenommen im Rahmen der DAWN-Mission der NASA. Zur Verdeutlichung erlaubt diese Darstellung den Blick in das Innere eines Vesta-großen Asteroiden etwa 50 Millionen Jahre nach dessen Bildung. (© NASA/JPL-Caltech/DLR/Goethe-Universität/ETH)

"Wenn man an Asteroiden denkt, drängt sich die Vorstellung riesiger, grauer, kalter und kartoffelförmiger Gesteinsmassen auf, die die Zivilisation auf der Erde bedrohen und hin und wieder tatsächlich mit anderen Himmelsobjekten zusammenstoßen", sagt Prof. Frank Brenker vom Institut für Geowissenschaften der Goethe-Universität. Dieses Bild hat er zusammen mit seiner Doktorandin Beverley Tkalcec und Kollegen der ETH Zürich auf den Kopf gestellt: Ihre jetzt in der Fachzeitschrift "Nature Geoscience" publizierten Erkenntnisse belegen frühe dynamische Prozesse im Inneren von Asteroiden. Sie werden durch schwere, weitgehend verfestigte Gesteinsmassen ausgelöst, die in einen Brei aus Schmelze und Kristallen abtauchen.

Diese dynamischen Prozesse können je nach Größe des Asteroiden durchaus hundert Millionen Jahre anhalten. Demnach wäre die Frühphase unseres Sonnensystems geprägt gewesen von Kollisionen der weichen, heißen Zwergplaneten-ähnlichen Himmelskörper mit kleinen, bereits völlig erstarrten Asteroiden. "Dieses ungleiche Asteroidenbillard beeinflusste möglicherweise die Bildung der Erde und der anderen Planeten", so Beverley Tkalcec.

Die Frankfurter Forschergruppe untersuchte Tiefengestein des Asteroiden Vesta, des zweitgrößten Asteroiden unseres Sonnensystems mit einem Durchmesser von etwa 516 Kilometern. Mit Messungen der kristallographischen Orientierung von Mineralen mit einem Elektronenmikroskop konnten sie nachweisen, dass es starke Verformungen der bereits weitgehend verfestigten Gesteine gegeben hat. Berechnungen von Gregor Golabek von der ETH Zürich halfen schließlich, das unerwartete Ergebnis in ein geodynamisches Konzept einzubinden. War man zuvor von einem einfachen Erstarrungsprozess im Inneren eines Asteroiden ausgegangen, so erhält das Bild nun eine dynamische Komponente, die einen unerwartet schnellen chemischen und strukturellen Umbau ermöglicht.

"Das sich nun ergebende geodynamische Szenario hat weitreichende Konsequenzen für bisherige Vorstellungen zur Entwicklung von Asteroiden und der Bildung von Planeten", erläutert Brenker. Die nachgewiesenen Umwälzvorgänge tragen zum Verständnis des Zustands Vesta-ähnlicher Asteroiden im frühen Sonnensystem bei. Auch die Bildung von Planeten könnte durch Kollisionen mit anderen dieser dynamischen, heißen Kugeln erheblich beeinflusst worden sein.

Publikation:

B. J. Tkalcec, G. J. Golabek und F. E. Brenker: Solid-state plastic deformation in the dynamic interior of a differentiated asteroid, Nature Geoscience DOI 10.1038/NGEO1710, online Januar 2013.

Informationen:

Beverley Tkalcec und Prof. Frank Brenker, Institut für Geowissenschaften, f.brenker@em.uni-frankfurt.de.

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