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Klassifikation

Wie werden Meteoriten klassifiziert, welches Meteoriten-Klassen gibt es und welche Kriterien werden für die Klassifikation berücksichtigt?

Klassifikation der Meteoriten
Klassifikation der Meteoriten

Meteoriten werden nach dem Bildungsprozess (Genese), d.h. der Struktur und dem Aufbau, klassifiziert. Anhand des Aufbaus der Meteoriten unterscheidet man zwischen undifferenzierten und differenzierten Meteoriten. Die undifferenzierten Meteoriten, dass sind die Chondrite, bestehen aus den ältesten und schwersten Elemente. Diese sind im Sonnensystem durch Kernfusion entstanden und bestehen überwiegend aus silikatischen und metallischen Komponenten und haben eine ähnliche chemische Zusammensetzung wie die Sonne. Undifferenzierte Meteoriten werden mit Abstand am meisten gefunden. Diese Meteoriten enthalten kugelkörmige Chondren und werden daher Chondrite genannt und gehören zur Hauptkategorie der Steinmeteoriten.

Differenzierte Meteoriten haben ihren Ursprung meist von Asteroiden. Zu den differenzierten Meteoriten zählen die Eisen-, Stein-Eisen-Meteoriten und die Achondrite. Seltenere Exemplare können jedoch durchaus vom Mars oder dem Erdmond stammen. Diese Planeten besitzen alle einen durch Schmelzprozesse entstandenen schalenartigen Aufbau, sowie wie ihn die Erde besitzt. Sie werden zu den Steinmeteoriten gezählt. Generell werden die drei Hauptkategorien Steinmeteoriten, Eisenmeteoriten und Stein-Eisen-Meteoriten unterschieden.

Steinmeteoriten enthalten einen wesentlich höheren silikatischen Anteil als Eisenanteil. Aber anders als der Name vermuten lässt, enthalten auch Steinmeteoriten einen Eisenanteil, auch wenn dieser nur sehr gering ist. Allerdings wird auch ein Eisenmeteorit von einem starken Magneten, wie z.B. einem Neodym-Magneten, angezogen. Dies ist auch der schnellste und einfachste Test um ein potentielles Stück Gestein zu testen.

Steinmeteorit Typ Chondrit
Steinmeteorit Typ Chondrit

80 % aller Steinmeteoriten zählen zu den Chondriten, den undifferenzierten Meteoriten. Sie enthalten in einer Matrix eingebettet, kristalline sikilatische Einschlüsse in Form von kleinen Kügelchen, die sogenannten Chondren (grch. chondros »Korn«). Diese sind im frühen Solarnebel durch plötzliche sehr hohe Temperaturen durch Aufschmelzprozesse aus Staubaggregaten entstanden. Dabei kann der Steinmeteorit aus bis zu 80 % dieser Chondren bestehen. Sie bestehen hauptsächlich aus Mineralen wie Olivin, Pyroxene, Plagioklas, Spinell, Chromit, Troilit, Phosphate und Ilmenit. Des Weiteren sind auch die chemischen Stoffe Indium, Wismut und Thallium zu finden. Aufgrund der Zusammensetzung der Chondrite besitzen die Chondren einen höheren Schmelzpunkt als der Anteil der Matrix. Anhand ihrer chemischen Zusammenstzung werden Chondrite in verschiedene Klassen unterteilt, die wiederrum durch die mineralogischen Eigenschaften aufgeschlüsselt werden.

  • H-Chondrite (High-Metal, Fe-Gehalt: 27,5 Gewichts-%): Hoher Gesamteisengehalt mit entsprechend viel Metall und wenig Eisenoxid.
  • L-Chondrite (Low-Metal, Fe-Gehalt: 21,5 Gewichts-%): Niedriger Gesamteisengehalt und viel Eisenoxid.
  • LL-Chondrite (Low-Metal, Low-Iron, Fe-Gehalt: 18,5 Gewichts-%): Sehr niedriger Gesamteisengehalt und viel Eisenoxid.

Eine ganz besondere und sehr seltene Untergruppe der Chondrite sind die kohlenwasserstoffhaltigen Chondrite, auch kohlige Chondrite genannt. Nur etwa 3 % der Meteoriten zählen zu dieser seltenen und äußerst interessanten Sorte. Sie enthalten u.a. Megnetit, Serpentin, Magnesit, elementarer Schwefel. Zusätzlich enthalten sie Karbonate, kristallwasserhaltige Sulfate und Kohlenwasserstoffe (Alkane). Durch die Existenz der letzten drei Verbindungen ist davon auszugehen, dass ein Meteorit vom Typ kohliger Chondrit während seiner Bildung nicht sehr stark erhitzt wurde, da sonst unter dem starken Vakuum des Weltraums der Meteorit unter Abgabe von Wasser (H2O) und Kohlenstoffdioxid (CO2) zerfallen wäre. Auch die kohlige Chondrite werden in mehrere Gruppen unterteilt. Dabei entsprechen die Gruppen einer Einteilung nach der Ursprünglichkeit, also Veränderung der kohligen Chondrite.

  • C1 (CI): Erhält die Bezeichnung nach dem kohligen Chondrit Ivuna. Meteoriten dieser Gruppe enthalten den meisten Kohlenstoff mit ca. 3,5 %. Der Wassergehalt mit 18 - 22 % ist ebenfalls sehr hoch. Das besondere an dieser Gruppe ist, dass diese Chondrite überhaupt keine charakteristischen Chondren enthalten. Aufgrund ihrer Zusammensetzung werden sie dennoch den Chondren zugeordnet. Da sie sehr locker und brüchig sind und sich in der Atmospäre schnell auflösen, ist ein Fund eines solchen Meteoriten sehr unwahrscheinlich. Daher wurden bis jetzt auch nur sehr wenige kohlige Chondrite dieser Gruppe gefunden.
  • C2 (CM): Erhält seine Bezeichnung nach den bedeutenden Fällen Murchison und Mighei. C2-Chondrite enthalten 2,5 % Kohlenstoff und 6 - 16 % Wasser.
  • C3: Chondrite der Gruppe C2 enthalten nur noch 0,5 % Kohlenstoff und ca. 4 % Wasser. Eine Besonderheit dieser Gruppe ist, dass Fragmente von C3-Meteoriten helle, maximal millimetergroße Körner auf ihrer Oberfläche aufweisen. Diese Körner stellen erste Kondensate des solaren Urnebels dar und sind somit ein wesentlicher Schlüssel zu einigen grundlegenden Prozesse aus der Entstehungszeit des Sonnensystems. Sie enthalten unter anderem Mineralien, die sich bei hohen Temperaturen ausbilden können. Diese wären Spinell, Perowskit und Melilith. Da sie einen hohen Kalzium- und Aluminiumgehalt aufweisen, werden die hellen Kügelchen auch als Ca,Al-reiche Einschlüsse bzw. CAIs (Calcium-aluminium-rich oder Ca-Al-rich inclusions) bezeichnet. Da sie Isotopen-Anomalien (Abweichungen in den Isotopenverhältnissen) zeigen, ist von einem Ursprung außerhalb des Sonnensystems auszugehen. Sie könnten z.B. durch die Explosion eines Sterns, auch Supernova genannt, in unser Sonnensystem gelangt sein. Hierfür gibt es auch einige Indizien.
2008 TC3 (Almahata Sitta) Meteorit vom Typ Achondrit
2008 TC3 (Almahata Sitta) Meteorit vom Typ Achondrit

Im Gegensatz zu Chondriten wurden Achondrite, welche zu den differenzierten Meteoriten zählen, durch Schmelzprozesse deutlich beeinflusst. Daher ist davon auszugehen, dass diese von Planetoiden- bzw. Plantenoberfächen stammen. Durch die Aufschmelzung haben sie ihren ursprünglichen mineralogischen und chemischen Charakter verloren. Sie liefern jedoch wichtige Hinweise über die Akkretion bei der sich die Planeten gebildet haben. Heute werden Meteoriten jedoch nicht mehr nach ihrer stofflichen Zusammensetzung klassifiziert sondern wie bereits anfangs erwähnt in differenzierte und undifferenzierte Meteoriten eingeteilt.

Ob es sich jedoch um einen differenzierte oder undifferenzierte Meteorit handelt, hängt ganz von seiner ursprünglichen Lage im Mutterkörper und seiner dadurch bedingten zeitlichen Veränderung ab. Je nach Lage kann dies den Meteoriten sehr wenig bis hin zu sehr stark verändern. Befindet sich der Ursprungskörper des Meteoriten nahe dem Kern des Asteroiden, können seine Bestandteile durch den radioaktiven Zerfall und der daraus entstehenden Wärmeentwicklung aufgeschmelzt werden und so aus undifferenzierter Materie differenzierte Materie entstehen. So zählen Eisenmeteoriten, Stein-Eisen-Meteoriten und Achondrite zu den differenzierten Meteoriten. Die Differnzierung dieser Meteoriten ist auf Ihre Lage im Mutterkörper zurückzuführen. Eisenmeteoriten haben ihren Ursprung im Kernbereich. Bei den Stein-Eisen-Meteoriten hat eine entsprechende Entmischung der flüssigen Materie stattgefunden so das diese dem Kern-Mantel-Bereich zuzuordnen sind. Achondrite dagegen werden schließlich dem Mantel-Krusten-Bereich zugeordnet. Diese Auftrennung ist einer Theorie zufolge durch das bereits erwähnte Aufschmelzen und der einwirkenden Gravitation auf die mehr oder weniger flüssige Masse entstanden. Dies würde auch erklären, warum sich im Kern die schweren metallischen und im Mantel die leichten silikatreichen Komponenten anreicherten. Achondrite enthalten keine Chondren und Nickeleisen wenn überhaupt nur in Spuren. Da sie kaum Sauerstoffe enthalten, treten die in der Erdkruste an Sauerstoffe gebundenen lithophilen Elemente Calcium, Chrom, Magnesium, Mangan, Titan und Kalium in den Achondriten meist als Sulfide oder Nitride auf. Zu ihnen zählen z.B. Perryit, Oldhamit, Daubreelith, Niningerit, Alabandin, Djerfisherit, Osbornit und Sinoit.

Stein-Eisen-Meteorit vom Typ Pallasit
Stein-Eisen-Meteorit vom Typ Pallasit

Achondrite machen nur etwas 7 % aller Meteoriten aus. Sie werden in Ca-arme und Ca-reiche Gruppen unterteilt. Zu den calciumarmen gehören Aubrite, Diogenite und Ureilite. Eukrite und Howardite zählen dagegen zu den calciumreichen Typen. Besondere Eigenschaften zeigen hier besonders die Ureilite auf. Sie enthalten sehr viel Kohlenstoffgehalt sowie in den kohligen Chondriten mikroskopisch kleine Diamanten. Möglicherweise könnte es sich bei den Ureliten auch um differenzierte C-Chondrite handeln. Die SNC-Mars-Meteoriten und Mondmeteoriten sind jeweils auch eine Untergruppe der Achondrite.

Die Stein-Eisen-Meteoriten zählen ebenfalls zu den differenzierten Meteoriten, da bei ihnen, wie oben erwähnt, keine vollständige Entmischung stattgefunden hat. Sie sind eine Übergangsform der Eisen- und Steinmeteoriten und bestehen zu etwa gleichen Teilen aus metallischem Fe-Ni und Silikaten. Da sowohl ihr Metall- und Silikatanteil sehr hoch ist, stammen sie sehr wahrscheinlich aus dem silikatischen Mantelbereichen mit Angenzung an den metallischen Kern größerer Asteroiden. Die Stein-Eisen-Meteoriten werden in folgende Typen unterteilt:

  • Mesosiderite: Enthalten überwiegend Silikate. Das fein verteilte Nickeleisen befindet sich in eine Matrix aus Plagioklas, Pyroxenen und Olivin.
  • Lodranite: Sie sind eine sehr seltene Variante der Mesosiderite, da ihr Mengenverhältnis zwischen Nickeleisen, Olivin und Pyroxen etwa 1:1:1 beträgt.
  • Pallasite: In ihnen ist das Nickeleisen mit oktaedrischem Gefüge in einem schwammartigen Gerüst aufgebaut. In den Zwischenräumen befinden sich Troilit und Olivin. Eisen und Silikat befinden sich in etwa dem selben Verhältnis. Größere Bereiche von Nickeleisen zeigen nach dem Schneiden, Schleifen und Ätzen ebenfalls die für Oktaedrite charakteristische Widmanstätten-Strukturen.
Eisenmeteorit vom Typ Oktaedrit
Eisenmeteorit vom Typ Oktaedrit

Eisenmeteoriten (Siderite) zählen ebenfalls zu den differenzierten Meteoriten und haben ihren Ursprung aus dem Kernbereich des asteroidalen Körpers. Sie werden in die Eisenmeteoriten-Typen Hexaedrite, Oktaedrite und Ataxite eingeteilt. Eisenmeteoriten die sich in ihrem Aufbau keiner der beschriebenen Klassen zuordnen lassen, werden als "anomale Eisen" bezeichnet.

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