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Asteroid Ryugu stammt wohl aus der Frühzeit des Sonnensystems
Asteroid Ryugu enthält anders als die meisten kohlenstoffreichen Meteoriten kaum Chondren, kleine einst aufgeschmolzene Gesteinskügelchen. Neue Isotopenmessungen an zurückgebrachten Proben zeigen nun, dass sein Mutterkörper schon innerhalb der ersten zwei Millionen Jahre nach Beginn der Sonnensystembildung entstand und damit zu einer frühen Generation kohlenstoffreicher Planetesimale gehört.
Sapporo (Japan). Der kohlenstoffreiche Asteroid Ryugu bewahrt Material aus der Frühzeit des Sonnensystems. Die japanische Raumsonde Hayabusa2 brachte 2020 Proben des Asteroiden zur Erde zurück, die seitdem seine Vorgeschichte erhellen. Frühere Analysen zeigten bereits, dass Ryugu den seltenen CI-Chondriten wie Ivuna ähnelt und in seinem Mutterkörper Wasser mit Gestein reagierte.
Offen war jedoch, wann dieser ursprüngliche Mutterkörper entstand. Das ist besonders wichtig, weil Ryugu und CI-Chondrite kaum Chondren enthalten, während diese millimetergroßen, ehemals geschmolzenen Kügelchen in vielen anderen kohlenstoffreichen Meteoriten häufig sind. Ihr Fehlen könnte deshalb anzeigen, dass Ryugus Vorläufer schon existierte, bevor Chondren in großer Zahl entstanden.
Forscher der Hokkaido University (HU) um Noriyuki Kawasaki haben dafür Dolomitkörner aus Ryugu-Proben sowie Material des Ivuna-Meteoriten untersucht. Sie datierten die Karbonate mit dem Mangan-Chrom-System und bestimmten über Sauerstoffisotope zusätzlich, bei welcher Temperatur die wasserbedingte Umwandlung ablief. Die neue Ryugu-Probe bildete Dolomit vor 4,5653 Milliarden Jahren bei etwa 90 Grad Celsius.
„Die Studie hat nicht nur die Bildungszeit des Dolomits bestimmt, sondern anhand von Sauerstoffisotopen auch die Temperatur der wässrigen Umwandlung ermittelt, die zwischen 37 und 96 Grad Celsius lag“, erklärt Qing-Zhu Yin von der University of California, Davis (UC Davis).
Die Forscher kombinierten Alter und Temperatur mit Modellen der Wärmeentwicklung im Inneren des Mutterkörpers. Direkt nach seiner Entstehung war dieser Körper nach der Modellierung etwa minus 200 Grad Celsius kalt oder noch kälter. Bis sein Inneres die für den Dolomit gemessenen Temperaturen erreichte, mussten mindestens einige hunderttausend Jahre vergehen. Der Körper selbst muss daher älter sein als die datierten Karbonate.
Aus dieser Aufheizzeit ergibt sich die entscheidende Grenze. Ryugus Mutterkörper muss sich innerhalb der ersten rund zwei Millionen Jahre nach Beginn der Sonnensystembildung zusammengefügt haben. Die Studie kommt auch für den Mutterkörper des Ivuna-Meteoriten zu dieser frühen Zeitordnung. Damit entstanden beide vor der Mehrheit der Chondren in anderen kohlenstoffreichen Chondriten, die überwiegend erst nach etwa 2,2 Millionen Jahren datieren.
„Die Überlegung ist, dass die Mutterkörper kohlenstoffreicher Chondrite durch das Ansammeln von Chondren und anderem Matrixmaterial entstanden. Die Mutterkörper von Ryugu und Ivuna dagegen bildeten sich vor weniger als zwei Millionen Jahren“, erklärt Qing-Zhu Yin.
Das erklärt zugleich, warum Ryugu und Ivuna kaum Chondren enthalten. Als diese Schmelzkügelchen im jungen Sonnensystem verbreitet entstanden, waren ihre Mutterkörper demnach schon vorhanden und konnten sie nicht mehr als Baumaterial aufnehmen. Die Autoren ordnen Ryugu und CI-Chondrite deshalb einer früheren Generation kohlenstoffreicher Planetesimale zu.
Der heutige Asteroid ist allerdings nicht mit diesem ersten Mutterkörper gleichzusetzen. Frühere Untersuchungen zeigen, dass der früh gebildete Körper später zertrümmert wurde. Aus seinen Bruchstücken sammelte sich der heutige, locker aufgebaute Ryugu wieder zusammen. Seine Proben bewahren daher Material aus dem früh gebildeten Mutterkörper.