25.01.2021

Flensburg meteorite with black fusion crust: Parts of the fusion crust were lost during the flight through the atmosphere. The small fragment, weighing 24,5 grams, is about 4.5 billion years old.

A meteorite that fell in northern Germany in 2019 contains carbonates which are among the oldest in the solar system; it also evidences the earliest presence of liquid water on a minor planet. The high-resolution Ion Probe - a research instrument at the Institute of Earth Sciences at Heidelberg University - provided the measurements.

The investigation by the Cosmochemistry Research Group led by Prof. Dr Mario Trieloff was part of a consortium study coordinated by the University of Munster with participating scientists from Europe, Australia and the USA.

Carbonates are ubiquitous rocks on Earth. They can be found in the mountain ranges of the Dolomites, the chalk cliffs on the island of Rugen, and in the coral reefs of the oceans. They remove large amounts of the greenhouse gas CO2 from the atmosphere, making them relevant for the climate. Unlike the Earth of today, there were no carbonate rocks during the formation of primordial earth, when our planet was blazing hot.

The meteorite that fell to Earth in September 2019, dubbed the Flensburg meteorite for where it was found, is classified as a carbonaceous chondrite, a very unusual and rare form of meteorite.

According to Prof. Dr Addi Bischoff and Dr Markus Patzek from the University of Munster, the find is quite unique: "In the early Solar System, the rock was extensively exposed to a watery fluid and thus formed water-bearing silicates and carbonates." The researchers from the Institute for Planetology view the meteorite as a possible building block that may have delivered water to the planet Earth early on.

The Flensburg meteorite was dated at Heidelberg University using the ion probe. "Such measurements are extraordinarily difficult and challenging, because the carbonate grains in the rock are extremely small. Further, the isotopic measurements must be very precise, taken within a very tight range of just a few micrometres in diameter - thinner than a human hair," explains Thomas Ludwig of the Institute of Earth Sciences.

The dating method is based on the rates of decay of a naturally occurring isotope - the decay of the short-lived radionuclide 53Mn, which was still active in the early Solar System.

"Using this method, the most precise age determinations thus far indicated that the parent asteroid of the Flensburg meteorite and the carbonates formed only three million years after the formation of the first solid bodies in the Solar System," explains Prof. Trieloff. The carbonates are therefore more than a million years older than comparable carbonates in other types of carbonaceous chondrites.

Besides the age determinations based on the radionuclide 53Mn, the tiny carbonate grains were also examined for their carbon and oxygen isotope composition with the aid of the Heidelberg Ion Probe. The carbonates apparently precipitated out of a relatively hot fluid shortly after the formation and heating of the parent asteroid. "They therefore evidence the earliest known presence of liquid water on a planetary body in the early Solar System," states the cosmochemist.

Quelle: SD

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ÄLTESTE KARBONATE IM SONNENSYSTEM

Ein 2019 in Norddeutschland niedergegangener Meteorit enthält Karbonate, die zu den ältesten im Sonnensystem überhaupt zählen und zugleich einen Nachweis der frühesten Aktivität flüssigen Wassers auf einem Kleinplaneten darstellen. Das haben Messungen mithilfe der hochauflösenden Ionensonde an der Universität Heidelberg ergeben – ein Forschungsgroßgerät, das am Institut für Geowissenschaften angesiedelt ist. Die Untersuchung durch die Kosmochemie-Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Dr. Mario Trieloff war Teil einer an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster koordinierten Konsortiumsstudie, an der Wissenschaftler aus Europa, Australien und den USA beteiligt waren.

Flensburg-Meteorit mit schwarzer Schmelzkruste: Teile der Schmelzkruste gingen beim Flug durch die Atmosphäre verloren. Das 24,5 Gramm schwere, kleine Bruchstück ist etwa 4,5 Milliarden Jahre alt. | © A. Bischoff / M. Patzek, Universität Münster

Karbonate sind allgegenwärtige Gesteine auf der Erde. Sie sind in den Gebirgszügen der Dolomiten, den Kreidefelsen auf Rügen oder in den Korallenriffen von Ozeanen zu finden. Da sie das Treibhausgas CO2 in großen Mengen der Atmosphäre entziehen, sind sie klimarelevant. Im Gegensatz zur heutigen Erde existierten auf der Urerde während ihrer Entstehung keine Karbonatgesteine, weil diese glühend heiß war.

Der im September 2019 über der Erde niedergegangene Meteorit, der nach seinem Fundort auf den Namen Flensburg getauft wurde, gehört zur Klasse der sogenannten kohligen Chondriten. Sie stellen eine besondere und seltene Form der Steinmeteorite dar. Wie Prof. Dr. Addi Bischoff und Dr. Markus Patzek von der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster betonen, handelt es sich um einen einzigartigen Fund: „Das Gestein war im frühen Sonnensystem durchgreifend einem wässrigen Fluid ausgesetzt, wodurch sich wasserhaltige Silikate und Karbonate bildeten.“ Die Wissenschaftler, die am Institut für Planetologie forschen, sehen in dem Meteoriten einen möglichen Baustein, der in der Frühphase dem Planeten Erde das Wasser gebracht haben könnte. 

 

Die Altersdatierung wurde an der Universität Heidelberg mithilfe der Ionensonde vorgenommen. „Solche Messungen sind außerordentlich schwierig und anspruchsvoll, weil die Karbonatkörner im Gestein extrem klein sind und präzise Isotopenmessungen auf engstem Raum von nur wenigen Mikrometern Durchmesser – dünner als ein menschliches Haar – durchgeführt werden müssen“, erläutert Thomas Ludwig vom Institut für Geowissenschaften. Die Datierungsmethode beruht auf den Zerfallsraten eines natürlich vorkommenden Isotops – dem Zerfall des kurzlebigen Radionuklids 53Mn, das im frühen Sonnensystem noch aktiv war.

„Die bislang präzisesten Datierungen mit dieser Methode ergaben, dass der Mutterasteroid des Flensburg-Meteoriten und die Karbonate sich nur drei Millionen Jahre nach Entstehung der ersten Festkörper im Sonnensystem gebildet haben“, berichtet Prof. Trieloff. Somit sind sie mehr als eine Million Jahre älter als vergleichbare Karbonate in anderen kohligen Chondrittypen. Neben den hochpräzisen Datierungen mithilfe des Radionuklids 53Mn wurden die winzigen Karbonatkörner mit der Heidelberger Ionensonde auch auf ihre Kohlenstoff- und Sauerstoffisotopenzusammensetzung untersucht. Demnach wurden die Karbonate kurz nach Entstehung und Aufheizung des Mutterasteroiden aus einem noch relativ heißen Fluid ausgeschieden. „Sie bezeugen damit auch das früheste bekannte Vorkommen von flüssigem Wasser auf einem planetaren Körper im jungen Sonnensystem“, sagt der Kosmochemiker.

An der in der Fachzeitschrift „Geochimica et Cosmochimica Acta“ veröffentlichten Studie waren 41 Wissenschaftler von 21 Institutionen aus Deutschland, Frankreich, der Schweiz, Ungarn, Großbritannien, den USA und Australien beteiligt. Die Arbeiten an der WWU wurden im Rahmen des Sonderforschungsbereichs/Transregio „Late Accretion onto Terrestrial Planets“ (SFB / TRR 170) durchgeführt. Die Klaus Tschira Stiftung hat die Untersuchungen an der Universität Heidelberg gefördert. Die Ionensonde wurde mit Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft an der Ruperto Carola eingerichtet.

ORIGINALPUBLIKATION

A. Bischoff, M. Patzek, T. Ludwig, M. Trieloff et al.: The old, unique C1 chondrite Flensburg – insight into the first processes of aqueous alteration, brecciation, and the diversity of water-bearing parent bodies and lithologies. Geochimica et Cosmochimica Acta 293 (2021), 142-186

Quelle: Universität Heidelberg