Präsolare Kristalle

Präsolare Minerale, oft auch präsolare Körner oder Sternenstaub genannt, sind winzige Kristalle die Teil der feinkörnigen Matrix von primitiven Meteoriten sind und bereits vor der Bildung unseres Sonnensystems existierten.

Es wird angenommen, dass sie in Supernovaexplosionen oder in der Umgebung roter Riesensterne entstanden sind. Sie wurden später Teil derjenigen Molekülwolke, von der sich letztlich der solare Nebel separierte und zu unserem Sonnensystem zusammenstürzte. Den Kollaps des solaren Nebels und die darauffolgende Bildung von Planetesimalen, von welchen die primitiven Meteorite abstammen, haben sie vermutlich überstanden, weil sie aus widerstandsfähigen, so genannten refraktären Mineralen bestehen.

Es gibt unterschiedliche Arten präsolarer Kristalle, von denen bisher die folgenden identifiziert werden konnten:

• Diamant ( C )
• Graphit ( C )
• Siliciumcarbid ( SiC )
• Titancarbid ( TiC )
• Siliciumnitrid ( Si₃N₄ )
• Korund ( Al₂O₃ )
• Spinell ( MgAl₂O₄ )
• Hibonit ( (Ca,Ce)(Al,Ti,Mg)₁₂O₁₉ )
• Rutil ( TiO₂ )

Bereits Mitte der 1960er Jahre wurden Edelgase mit ungewöhnlichen Isotopenverhältnissen in primitiven Meteoriten gefunden. Dies führte bereits damals zu dem Schluss, dass es präsolare Minerale sind, die in diesen Meteoriten als Träger dieser Edelgase fungieren. Aber erst 1987 konnten winzige Diamanten und Siliciumcarbidkörner als Träger identifiziert werden (siehe Literaturverweis). Zusätzlich aufgewiesene Isotopenanomalien in diesen Mineralen beweisen, da die Sonnenmaterie eine einigermaßen homogene isotopische Zusammensetzung hat, die präsolare Herkunft dieser außergewöhnlichen Kristalle.

Präsolare Diamanten haben nur eine Größe von wenigen Nanometern, weswegen sie auch Nanodiamanten genannt werden. Obwohl Nanodiamanten, neben Siliciumcarbidkristallen, die ersten entdeckten präsolaren Kristalle waren, ist relativ wenig über sie bekannt. Die übrigen präsolaren Kristalle haben eine typische Größe im Mikrometerbereich und sind deshalb einfacher zu untersuchen.

Präsolare Kristalle werden hauptsächlich mittels

• Elektronenmikroskopie (SEM/TEM) und
• Massenspektrometrie (Edelgas-Massenspektrometrie, Resonanzionisations-Massenspektrometrie (RIMS), Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS, NanoSIMS))
  

untersucht.

Referenzen

• [1] Lewis R.S., Tang M., Wacker J.F., Anders E. and Steel E. (1987) Interstellar diamonds in meteorites, Nature 326, 160-162.
• [2] Bernatowicz, T., Fraundorf, G., Ming, T., Anders, E., Wopenka, B., Zinner, E., and Fraundorf, P. (1987) Evidence for interstellar SiC in the Murray carbonaceous meteorite, Nature 330, 728.

Weblinks

• Max-Planck-Institut für Chemie
• Isotopenanalyse (auf Englisch)
• Hintergrund zu präsolaren Mineralen (auf Englisch)