Chronologie von Prozessen im frühen Sonnensystem

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Pack
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 15027829

Hauptziel dieses auf fünf Jahre ausgelegten Projektes ist das Verständnis der Bildung und Prozessierung kondensierter Materie im solaren Nebel bis hin zur Differenzierung der ersten Kleinplaneten. Dazu sollen petrografische, chemische und isotopenchemische Untersuchungen von Meteoritenproben mit experimentellen Arbeiten verknüpft werden.Die Häufigkeiten kurzlebiger Radionuklide (z. B. 26Al und 60Fe) zum Zeitpunkt der Bildung von Ca- und Al-reichen Einschlüssen (CAI) und Chondren vor 4,6 Milliarden Jahren sollen mittels Ionensonde und MC-ICPMS bestimmt werden. Ein Ziel ist es, den Ursprung dieser Nuklide (z. B. Supernova) nachzuweisen. Die Kenntnis des initialen 60Fe/56Fe ist derzeit nicht genau bekannt, ist aber für die Verwendung des Fe/Ni-Chronometers notwendig.Einige Chondren enthalten Alkali-reiche Gläser, die sehr gut zur Al/Mg-Datierung mittels Ionensonde geeignet sind. Ein Teil dieses Projektes ist, die Herkunft der Alkalien in diesen Gläsern zu bestimmen. Ihre Herkunft ist von großem Interesse, nicht nur im Hinblick auf mögliche Chondrenbildungsmodelle, sondern auch im Hinblick auf die Interpretation von Magnesiumisotopendaten.Refraktär-lithophile Elemente (RLE, z. B. seltene Erden) geben Hinweise auf das Verhältnis von Chondren zu den etwa zwei Millionen Jahre älteren CAI. Während der Kondensation des ersten festen Materials bei hohen Temperaturen, kam es zu beträchtlichen Fraktionierungen innerhalb der Gruppe der RLE. Eine mögliche Ursache für flüchtigkeitskontrollierte RLE-Fraktionierung in Chondren könnte Assimilation von CAI-Material sein. Ein solcher Prozess müsste bei der Interpretation der Al/Mg- sowie der Fe/Ni-Isotopensystematik von Chondren beachtet werden.Ureilite stammen von einem differenzierten Mutterkörper. Sie bilden möglicherweise das Bindeglied zwischen solarem Nebel und Planeten. Meine derzeitigen experimentellen Untersuchungen über die Verteilung von Fe, Co und Ni zwischen Olivin und primitivem Metall sollen auf die Separation der Metallkomponente auf dem Ureilit-Mutterkörper angewendet werden. Nickel-Isotopenuntersuchungen mittels MC-ICPMS sollen zeigen, ob und in welchen Mengen 60Fe zum Zeitpunkt der vermutlich katastrophalen Zersprengung des Ureilit-Mutterkörpers noch vorhanden waren. Aus dem abgeleiteten initialen 60Fe/56Fe-Verhältnis kann dieses Ereignis zeitlich relativ zur Bildung von CAI und Chondren eingeordnet werden.Die geplanten Untersuchungen werden von experimentellen Laborarbeiten begleitet. Hierbei wird neben erprobten Ansätzen auch eine neuartige Methode entwickelt und eingesetzt werden. Bei dieser Methode, der aerodynamischen Levitation, wird die Probe schwebend auf einem Gasstrom gehalten. Sie befindet sich dabei entweder in einem Gasmischungsofen oder wird mittels eines leistungsstarken Lasers geheizt. Die Probe kann dabei fest, teilgeschmolzen oder ganz flüssig sein. Vorteil dieser Technik ist, dass keine Reaktion mit der Wandung eines Tiegels oder einer Metallschlaufe erfolgen kann. Zudem ist die der umgebenden Atmosphäre ausgesetzte Oberfläche durch die Kugelform der Probe sehr gut definiert. Schließlich sollen Experimente im Hinblick auf die Phasenbeziehung in Nareichen Chondren, auf die relativen Flüchtigkeiten der RLE sowie auf Hochtemperatur- Sauerstoffisotopenfraktionierung durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen