Vor der Erde gab es die Asteroiden ☄️

Eine Studie unter der Leitung von Forschern des Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), die am 8. Januar 2025 in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, enthüllt einen Durchbruch im Verständnis der frühen Stadien der Entstehung des Sonnensystems.


Durch die Untersuchung des ältesten bekannten differenzierten Meteoriten, Erg Chech 002 (EC 002), haben sie einen neuen Referenzwert für die anfängliche Häufigkeit eines radioaktiven Isotops festgelegt und gleichzeitig die frühe Bildung der metallischen Kerne von Asteroiden aufgezeigt.

Das Isotop ⁶⁰Fe mit einer Halbwertszeit von 2,62 Millionen Jahren existiert nicht mehr im Sonnensystem. Sein Zerfallsprodukt, das ⁶⁰Ni, das noch in den Proben vorhanden ist, ermöglicht jedoch die Bestimmung seiner anfänglichen Häufigkeit, ein entscheidender Parameter für die Datierung der Bildung der metallischen Kerne von Planetesimalen – diesen Vorläufern der Planeten. Bisher variierten die Schätzungen der anfänglichen Häufigkeit von ⁶⁰Fe erheblich, von 10⁻⁹ bis 10⁻⁶, was seine Verwendung als kosmische Uhr unsicher machte.

In dieser Studie entwickelten die Forscher eine neue Methode zur Analyse der Nickel-Isotope, die eine beispiellose Empfindlichkeit und Präzision durch die MC-ICP-MS-Massenspektrometrie kombiniert. Dieser Ansatz ermöglichte es ihnen, ein anfängliches Verhältnis von ⁶⁰Fe/⁵⁶Fe von (7,71 ± 0,47) × 10⁻⁹ genau zu bestimmen, was einen fünfmal präziseren Wert als frühere Schätzungen darstellt.

Dieses Ergebnis, das nun als Standardreferenz empfohlen wird, bestätigt, dass das radioaktive Isotop ⁶⁰Fe aus dem interstellaren Medium stammt und die Hypothese einer späten Injektion durch Supernovae im frühen Sonnensystem ausschließt.

Asteroidenkerne, die sich sehr früh bildeten

Unter Verwendung der ⁶⁰Fe-⁶⁰Ni-Chronologien datierten die Forscher auch die Bildung der metallischen Kerne mehrerer Asteroiden:
- EC 002: Differenzierung des Metalls bereits ~0,82 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems.
- Asteroid Vesta-4: Kernbildung bei ~0,95 Millionen Jahren.
- Mutterkörper der Angrite: Bildung bei ~2,27 Millionen Jahren.

Diese Ergebnisse zeigen, dass die Differenzierung der Asteroiden – also ihre Umwandlung in Körper mit einem Kern, einem Mantel und einer Kruste – extrem früh stattfand, innerhalb der ersten zwei Millionen Jahre nach der Geburt des Sonnensystems. Die meisten der heute vorhandenen meteoritischen Fragmente stammen daher von diesen schnell gebildeten Körpern.

Eine unerwartete thermische und vulkanische Vielfalt

Die Studie enthüllt auch die Stadien der thermischen Entwicklung des Mutterkörpers von EC 002. Nach der Stabilisierung einer chondritischen Kruste über einem Magmaozean erfolgte die metallische Segregation bei moderaten Temperaturen (1000°C bis 1200°C), gefolgt von einem intensiven Silikatschmelzereignis bei 1,62 Millionen Jahren.

Diese Beobachtungen beleuchten die Vielfalt der vulkanischen Prozesse und der evolutionären Pfade der frühen Planetesimale.

Referenz:
Fang, Moynier, Chaussidon, Limare, Majhatadze, Villeneuve.
The initial solar system abundance of ⁶⁰Fe and early core formation of the first asteroids.
Science Advances.