Isotopische Untersuchungen zur Identifikation von präsolaren Phasen in den ältesten Festkörpern des Sonnensystems

• Antragstellerin: Dr. Quinn Shollenberger
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440227108

Als die ältesten Feststoffe des Sonnensystems bildeten sich Calcium-Aluminium-reiche Einschlüsse (CAIs) vor etwa 4,567 Milliarden in der Nähe der jungen Sonne, bevor sie ins äußere Sonnensystem in die Akkretionsbereiche primitiver Meteorite transportiert wurden. Eine genauere Charakterisierung von CAIs verhilft uns daher zu einem besseren Verständnis sowohl von Mischungs- und Transportprozessen im frühesten Sonnensystem, als auch von der Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems selbst, was letztendlich zur Bildung der Erde führte. Insbesondere die Isotopenzusammensetzung von CAIs ist von zentraler Bedeutung um folgende Fragen zu beantworten:1) Wie und ob haben Supernovae und/oder andere nukleosynthetische Quellen Material zum frühen Sonnensystem beigetragen?2) Was sind die wichtigsten präsolaren Trägerphasen verschiedener chemischer Elemente in der Bildungsregion der CAIs?3) In welchem Verhältnis stehen CAIs und später gebildetes Material des Sonnensystems (z. B. die Erde) zueinander?Im Gegensatz zu früheren Studien, in denen CAIs vollständig chemisch aufgelöst wurden und so ihre durchschnittliche Isotopenzusammensetzung bestimmt wurde, beabsichtige ich, einzelne in CAIs enthaltenen Komponenten zu untersuchen. Dies wird unter Verwendung von sequenziellem chemischen Auflösen (‚Leaching‘) der CAI erfolgen; diese Methode wurde in früheren Studien zur Untersuchung einzelner Komponenten in primitiven Meteoriten verwendet, ist bisher noch nicht auf CAIs angewandt worden. Die Leaching-Prozedur soll an verschiedenen CAI-Typen durchgeführt und die Isotopenzusammensetzung mehrerer chemischer Elemente (Mg, Si, Fe, Ti, Hf) an den einzelnen Fraktionen gemessen werden. Falls es Korrelationen zwischen den Isotopenzusammensetzungen verschiedener Elemente gibt, würde dies andeuten, dass diese Elemente in demselben präsolaren Träger enthalten sind und aus derselben nukleosynthetischen Quelle, beispielsweise einer Supernova, stammen. Sollten keine Korrelationen beobachtet werden, würde dies zeigen, dass präsolare Materie aus verschiedenen Sternumgebungen homogen in der Bildungsregion der CAIs verteilt waren. Außerdem wird jede Leaching-Fraktion mit Hilfe von Rasterelektronenmikroskopie untersucht, um die einzelnen Minerale zu charakterisieren und die Isotopenergebnisse in Bezug auf dem Mineralstand der einzelnen Fraktionen zu interpretieren.Darüber hinaus sollen über Mg-, Si-, Fe- und Ti-Isotopenanalysen in den chemischen Fraktionen Informationen über zusätzliche Prozesse in der Entwicklung von CAIs, wie zum Beispiel Kondensations- und Verdampfungsereignisse, gewonnen werden. Diese Daten werden verwendet, um gegenwärtige physikalische Modelle dieser Prozesse im frühen Sonnensystem zu präzisieren. Zusammenfassend wird uns die Charakterisierung verschiedener Komponenten in CAIs helfen, diese Entwicklungen zu verstehen und neues Licht auf das Material und die Ereignisse werfen, die in der frühesten Epoche des Sonnensystems stattgefunden haben.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Edward D. Young