Mit Metallen in Beziehung stehende Mineralparagenesen als Informationsträger protoplanetarer Gas-Festkörper-Reaktionen

• Antragsteller: Dr. Dennis Harries
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 248746696

Es ist derzeit größtenteils unbekannt, wie sich Wasser, Stickstoffverbindungen und andere volatile Substanzen im frühen Sonnensystem verhalten und zur Bildung der terrestrischen Ozeane und Atmosphäre beigetragen haben. In diesem Projekt konzentrieren wir uns auf die Reaktionen eisenreicher Metallkörner mit volatilen Verbindungen während der ersten zehn Millionen Jahre des Sonnensystems. Aufgrund ihrer hohen Reaktivität stellen Metalle ideale mineralogische Informationsträger der Prozesse dieser Zeit dar. Als typische Reaktionsprodukte treten eisenreiche Sulfide und Oxide in chondritischen Meteoriten auf, so zum Beispiel Pyrrhotin, Pentlandit und Magnetit. Unsere Ziele sind es, die Reservoire volatiler Verbindungen aufzuklären und eindeutige Kriterien zu erarbeiten, um zwischen Gas-Festköper-Reaktionen und wässeriger Alteration als Entstehungsmechanismen solcher aus Metallen hervorgegangener Mineralparagenesen zu differenzieren. Im Speziellen werden wir die unbeantwortete und bedeutende Fragestellung untersuchen, ob verdampfte, komponentenreiche (kometenartige) Eise eine maßgebliche Rolle in protoplanetaren Gas-Festkörper-Reaktionen spielten. Diese Frage wird durch neuartige, nitridführende Sulfidparagenesen aufgeworfen, die auf das ehemalige Vorhandensein gasförmigen Ammoniaks hinweisen.Zum Testen der Bildungshypothesen werden wir eine duale Herangehensweise anwenden: (i) Durch Rekonstruktion der physikochemischen Bildungsbedingungen anhand mineralogischer und mikrostruktureller Analysen aus Metallen hervorgegangenen Mineralparagenesen in chondritischen Meteoriten, (ii) durch neuartige experimentelle Untersuchungen der Wechselwirkungen von Metallen und Gasen in einem Niedrigdruck-Gasmischofen unter Verwendung von Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Wasser, Ammoniak und Stickstoff. Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) ist in diesem Projekt eine zentrale analytische Methode und wird durch isotopische Analysen von Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff mittels Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) ergänzt werden.Von den Resultaten wird ein deutlich verbessertes Verständnis der protoplanetaren Wechselwirkungen und Reservoire volatiler Verbindungen erwartet. Sollte sich zeigen, dass verdampfte, komponentenreiche Eise involviert waren, so hätten der Prozess und seine physikochemischen Bedingungen grundlegende Bedeutung für die lokalen Redoxzustände des solaren Nebels und die Entwicklung primordialer organischer Verbindungen, die wahrscheinlich in solchen Eisen vorkamen und möglicherweise mit anderen volatilen Verbindungen auf die frühe Erde gelangten. Sollte sich der Prozess als ungeeignet erweisen, so würde dies auf fluidbasierte Alterationsvorgänge in den meteoritischen Mutterkörpern hinweisen, die deutlich komplexer waren als bislang verstanden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1385: The first 10 Million Years of the Solar System - a Planetary Materials Approach
• Beteiligte Person: Professor Dr. Falko Langenhorst