Allgemeines

Ein Meteorit ist ein relativ kleiner Festkörper kosmischen Ursprungs, der die Erdatmosphäre durchquert und den Erdboden erreicht hat. Er besteht gewöhnlich überwiegend aus Silikatmineralen oder einer Eisen-Nickel-Legierung, wovon ein gewisser Teil beim Eintritt in die Erdatmosphäre verglüht ist. Da es sich fast immer um vielkörnige Mineral-Aggregate handelt, werden Meteoriten unabhängig von ihrer chemischen Zusammensetzung zu den Gesteinen gezählt. Der Bildungsort der Meteoriten ist das Sonnensystem. Sie ermöglichen wertvolle Einblicke in dessen Frühzeit.

Als Meteoroiden bezeichnet man den Ursprungskörper, solange er sich noch im interplanetaren Raum befindet. Beim Eintritt in die Erdatmosphäre erzeugt er eine Leuchterscheinung, die als Meteor bezeichnet wird. Der Meteoroid verglüht entweder als Sternschnuppe in der Erdatmosphäre oder erreicht als Meteorit den Boden. Meteoroiden, die aus dem Sonnensystem stammen, haben im Bereich des Erdorbits eine maximale heliozentrische Geschwindigkeit von etwa 42 km/s. Da die Bahngeschwindigkeit der Erde etwa 30 km/s beträgt, sind Relativgeschwindigkeiten von maximal 72 km/s oder 260.000 km/h möglich.

Beim Eintritt in die Erdatmosphäre werden die Meteoroiden sehr stark abgebremst. Dabei werden sie erhitzt, wodurch sie an der Oberfläche teilweise schmelzen bzw. verdampfen. Da der Sturz durch die Erdatmosphäre nur einige Sekunden dauert, kann sich das Innere vor allem größerer Meteoriten nicht nennenswert erwärmen. Erst nach dem Aufschlag kann die an der Oberfläche entstandene Reibungswärme in das Innere des Meteoriten durch Wärmeleitung abgegeben werden. Da das Volumen der erhitzten Oberfläche im Verhältnis zum Gesamtvolumen jedoch meist klein ist, bleibt das Innere relativ kühl und unverändert.

Die meisten Meteoriten sind Bruchstücke von Asteroiden und stammen aus dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Durch Kollisionen wurden sie von ihrem Mutterkörper losgeschlagen. Die typischen Widmanstätten-Figuren in Eisen-Nickel-Meteoriten können zum Beispiel nur entstehen, wenn ein geschmolzener metallischer Körper sehr langsam, über Millionen von Jahren, abkühlt. Solche Abkühlzeiten werden nur im Kern von Himmelskörpern erreicht, etwa in Asteroiden.

Die Zeitdauer zwischen dem Abtrennen vom Mutterkörper und dem Einschlag auf der Erde liegt typischerweise bei einigen Millionen Jahren, kann aber auch mehr als hundert Millionen Jahre betragen. Meteoriten enthalten das älteste Material unseres Sonnensystems, das zusammen mit diesem vor 4,56 Milliarden Jahren entstanden ist. Sie bieten den einzigen direkten irdischen Zugang zur Erforschung der Entstehung des Sonnensystems. Ähnlich altes Material findet sich außer in Asteroiden auch in Kometen und kann nur mit Hilfe von Raumsonden genauer untersucht werden.

Dass einige Meteoriten vom Mond (Mondmeteoriten) und vom Mars (Marsmeteoriten) stammen, wurde inzwischen nachgewiesen. Auch sie müssen durch den Einschlag eines Kleinkörpers aus diesen Himmelskörpern herausgeschlagen und ins All geschleudert worden sein. Für den kohligen Chondriten Kaidun wurde der Marsmond Phobos und für den Enstatiten Abee und den Achondriten NWA 7325 gar der Merkur als Ursprungskörper vorgeschlagen, was allerdings umstritten ist. Die Diogenite, Eukrite und Howardite werden dem Planetoiden Vesta zugeordnet. Bisher wurden keine Meteoriten gefunden, die nachweislich von Kometen oder gar aus dem interstellaren Raum stammen, obwohl bei einem Teil der Mikrometeoriten eine kometare Herkunft diskutiert wird und die meisten Meteorströme mit Kometen in Verbindung stehen. Auch hier rührt die Mehrzahl aber vermutlich überwiegend von Asteroiden her.

Meteoriten fallen zwar gleichmäßig überall auf die Erde, trotzdem gibt es Orte, an denen sie häufiger zu finden sind als an anderen. Während sie in den gemäßigten Klimazonen recht schnell verwittern, vor allem durch die Oxidation des auf der Erdoberfläche nicht stabilen metallischen Eisens, können sie in trockenen Gegenden wie den nordafrikanischen Wüsten Zehntausende von Jahren, in der Antarktis manchmal sogar über eine Million Jahre überdauern. Hilfreich ist auch, dass Meteoriten wegen ihrer typisch schwarzen Schmelzkruste leicht auffallen. In der Antarktis gibt es zudem Gebiete, in denen Meteoriten durch Gletscher an sogenannten Blaueisfeldern angesammelt werden („Meteoritenfallen“). Es werden deshalb häufig Expeditionen dorthin unternommen, um neue Meteoriten aufzuspüren. Das erste Objekt wurde 1912 in der Antarktis gefunden, der Adelie-Land-Meteorit.

Dass es nicht nur in den kalten Wüsten am Südpol, sondern auch in heißen Wüsten in bestimmten Gebieten über lange Zeiträume zu einer Konzentration von Meteoriten kommen kann, ist eine relativ neue Erkenntnis. Nachdem ein Team deutscher Seismologen bei Erdölprospektionsarbeiten 1986 in Libyen in der Gegend von Daradsch (Distrikt Nalut) zufällig auf einer vergleichsweise kleinen Fläche rund 65 Meteoriten fand, begann in der Sahara eine systematische Suche. Seit 1990 wuchs die Zahl der im Rahmen von privaten und institutionellen Meteoritenexpeditionen zunächst in der Sahara und später auch in den Wüsten Omans gemachten Funde stetig an. Waren 1985 aus Libyen, Algerien, Marokko, der Republik Niger und dem Oman gerade einmal 30 Meteoritenfunde bekannt, so sind es heute mehr als 3000. Hinzu kommt eine unbekannte Anzahl von Funden durch Einheimische, die ohne Angaben zu den Fundumständen meist über die marokkanischen Märkte gehandelt wurde.

Bei den Fundgebieten in heißen Wüsten handelt es sich um Aggregationsflächen, auf denen die Böden unter ganz bestimmten Bedingungen die Meteoritenfälle mehrerer zehntausend Jahre konserviert haben. Dies geschieht ähnlich wie beim Konzentrationsprozess in der Antarktis zunächst durch Einsedimentation der neu hinzukommenden Fälle. Durch neue Sedimentschichten auch in feuchteren Klimaphasen vor den Witterungseinflüssen geschützt, überdauerten die Meteoriten bis zu mehrere zehntausend Jahre in den Bodenschichten. In der Sahara legte die Winderosion in der jüngsten, seit rund 3000 Jahren immer trockener werdenden Klimaphase die so konservierten Meteoriten schließlich frei. Die überdeckenden Bodenschichten wurden in den betreffenden Gebieten mit dem fast ganzjährig über der Sahara wehenden Nordostwind abgetragen.

Einteilung und Benennung

Nach ihrem inneren Aufbau werden Meteoriten unterteilt in undifferenzierte und differenzierte Meteoriten:

- undifferenzierte Meteoriten enthalten die ersten und somit ältesten schweren chemischen Elemente, die im Sonnensystem durch Kernfusion entstanden. Sie sind die bei weitem am häufigsten gefundenen Meteoriten und werden Chondrite genannt; man zählt sie zu den Steinmeteoriten.

- dagegen stammen die differenzierten Meteoriten überwiegend von Asteroiden, einige auch vom Mars oder dem Erdmond, also solchen Himmelskörpern, die wie die Erde durch Schmelzprozesse einen schalenartigen Aufbau aufweisen; diese Materialtrennung wird Differentiation genannt. Differenzierte Meteoriten lassen sich weiter unterteilen in

   -  die nichtchondritischen Steinmeteoriten, die man auch Achondrite nennt; sie stammen aus dem Mantel der Asteroiden. 

    -  die aus einer Eisen-Nickel-Legierung bestehenden Eisen-Meteoriten, sie stammen aus dem Kern der Asteroiden.

    -  die Stein-Eisen-Meteoriten, sie stammen aus dem Übergangsbereich zwischen Kern und Mantel.

Je nachdem, ob der Fall eines Meteoriten beobachtet wurde oder ob der Meteorit bereits früher unbeobachtet gefallen ist und nur gefunden wurde, wird ein Meteorit als „Fall“ oder „Fund“ eingeteilt. Neben der chemischen und petrologischen Klassifizierung werden Meteoritenfunde auch nach dem Grad der Verwitterung seit ihrem Auftreffen auf der Erdoberfläche in Verwitterungsklassen eingeteilt. Die NASA benutzt die Klassen A, B und C, je nach der Stärke der auf Bruchflächen sichtbaren Braunfärbung durch Eisenoxide. Ein alternatives Klassifizierungssystem bestimmt an Anschliffen den Grad der Umwandlung von Troilit und Metall in Oxide (W0 bis W4) und der Umwandlung von Silikaten in Tonminerale (W5 und W6). Diese W-Klassen können sinnvoll nur auf Meteoriten mit Troilit- und Metallkörnern, d. h. Chondrite, angewendet werden. Meteoriten können eine Metamorphose durch ein Schockereignis, beispielsweise während des Losschlagens vom Mutterkörper, erlitten haben. Dies wird durch Einteilen in die Schockklassen S1–S6 beschrieben, wobei in S1 nicht oder nur sehr schwach geschockte Meteoriten und in S6 die am schwersten geschockten Meteoriten stehen.

Im Einzelfall kann die Entscheidung, ob ein gefundenes Gesteinsstück tatsächlich ein Meteorit ist, nur vom Fachmann getroffen werden. Im Falle von metallischen Meteoriten bedient er sich dazu beispielsweise der Widmanstätten-Figuren. Sie werden sichtbar, wenn man einen Eisenmeteoriten auftrennt, die Schnittflächen poliert und mit einer Säure, zum Beispiel verdünnter Salpetersäure, anätzt. Es erscheinen dann die charakteristischen Kristallstrukturen des Metalls, eben die Widmanstätten-Figuren, die nur in Meteoriten auftreten. Sie entstehen bei sehr langsamer Abkühlung über Millionen Jahre im Mutterkörper der Eisenmeteoriten. Es gibt allerdings Eisenmeteoriten, die keine Widmanstätten-Figuren zeigen; ihr Nichtvorhandensein schließt einen Meteoriten also nicht aus.

Eine weitere Möglichkeit, ein gefundenes Eisenstück als Meteoriten zu identifizieren, ist ein Nickeltest, da alle Eisenmeteoriten mindestens 4 Prozent Nickel enthalten. Ein Indiz für einen Steinmeteoriten kann das Vorhandensein einer schwarzen Schmelzkruste sowie kleiner Kügelchen (Chondren) sein. Mit einem Magneten kann man ein gefundenes Steinstück auf Magnetismus testen, da Chondrite wegen der in ihnen vorhandenen kleinen metallischen Eisenteilchen magnetisch sind. Als Pseudometeoriten werden solche Funde bezeichnet, die wegen mehr oder weniger großer Ähnlichkeiten zu meteoritischem Gestein zunächst für einen Meteoriten gehalten wurden, sich bei genauerer Analyse jedoch als irdisches Gestein entpuppten.

Drei verschiedene Alter werden bei Meteoriten unterschieden: das Entstehungsalter, Bestrahlungsalter und das terrestrische Alter. 

Historisches

Berichte über vom Himmel gefallene Steine gibt es seit frühester Zeit. So berichtet etwa der griechische Schriftsteller Plutarch über einen schwarzen Stein, der etwa 470 v. Chr. in Phrygien gefallen sein soll. Dieser Meteorit wurde im Namen der Göttin Kybele verehrt, bis er nach der Übernahme des Kybele-Kultes durch die Römer (die sie Mater Deum Magna Ideae nannten) im Jahr 204 v. Chr. in einer großen Prozession nach Rom gebracht wurde, wo er weitere Jahrhunderte verehrt wurde. Um 465 v. u. Z. deutete Diogenes von Apollonia den Fall eines Meteoriten auf der Halbinsel Gallipoli als „Fall eines erloschenen Sterns“.

Bereits in prähistorischer Zeit waren Meteoriten Gegenstand von religiösen Kulten, wie Funde in Grabstätten der Sinagua-Kultur belegen. So wurde der Meteorit Winona 1928 in einem Steinbehälter in einem prähistorischen Pueblo in Arizona gefunden, wo er offenbar kultischen Zwecken diente. Auch bei dem in der Kaaba, dem zentralen Heiligtum des Islam, eingemauerten schwarzen Stein Hadschar al-Aswad handelt es sich möglicherweise um einen Meteoriten, was allerdings wissenschaftlich nicht gesichert ist.

Der chinesische Historiker Ma Duanlin (1245–1325) berichtet über Meteoritenfälle in einem Zeitraum von 2000 Jahren. Eine Auswertung früher chinesischer Aufzeichnungen durch die Meteoritenforscher K. Yau, P. Weissman und D. Yeomans ergab 337 beobachtete Meteoritenfälle zwischen 700 v. Chr. und 1920. Der Meteorit Nogata, gefallen im Jahr 861 n. Chr., ist der früheste beobachtete Fall, von dem heute noch Material aufbewahrt wird.

Der erste registrierte Meteorit in Europa, von dem noch Material vorhanden ist, fiel 1400 n. Chr. in Elbogen in Böhmen, das genaue Datum und die Umstände des Falls sind nicht überliefert. Großes Aufsehen erregte der Fall von Ensisheim im Elsass, bei dem im Jahre 1492 ein Steinmeteorit unter großem Getöse vom Himmel fiel. Über das Ereignis berichteten zahlreiche Chroniken und Flugblätter. Die ältesten auf der Erde gefundenen Überreste von Meteoriten sind „fossile Meteoriten“, die einen Stoffaustausch mit dem Gestein, in das sie eingebettet sind, erfahren haben und deren meteoritische Herkunft nur noch an ihrer Struktur zu erkennen ist. In Kalksteinschichten in Schweden sind zum Beispiel eingebettete Fragmente von fossilen chondritischen Meteoriten gefunden worden, die im Ordovizium vor etwa 450–480 Millionen Jahren auf die Erde gefallen sind.

Meteoritisches Eisen wurde schon vor der eigentlichen Eisenzeit zur Herstellung von Kultgegenständen, Werkzeugen und Waffen benutzt. So wurden etwa in einem kleinen Gräberfeld aus der Zeit von 3500 bis 3000 v. Chr. bei der ägyptischen Siedlung Gerzeh Eisenperlen mit einem Nickelgehalt von 7,5 Prozent gefunden, was den meteoritischen Ursprung nahelegt. Eine Dolchklinge wurde auch in der Grabkammer des Pharaos Tutanchamun gefunden, von der angenommen wird, dass sie möglicherweise aus meteoritischem Eisen gefertigt worden ist. Zwei 2016 publizierte Analysen der Dolchklinge geben der Annahme eines meteoritischen Ursprungs des Klingenmaterials starke Unterstützung. Auch heute wird das sogenannte Meteoriteneisen wegen seiner relativen Seltenheit als Schmuck oder als Teil von handgemachten Messern verwendet. Ätzt man Meteoriteneisen mit Säure, zeichnet sich ein Muster ab, da die verschiedenen Metalle unterschiedlich stark von der Säure angegriffen werden. Bei dieser Widmanstätten-Struktur spricht man auch von Meteoritendamast.

Geschichte der Meteoritenforschung

Die wissenschaftliche Erforschung von Meteoriten begann am Ende des 18. Jahrhunderts. Die erste Veröffentlichung über die chemische Analyse eines 1768 bei Lucé (siehe Sammlung)  in Frankreich gefallenen Steines mit modernen chemischen Methoden wurde 1777 von den Chemikern Fourgeroux, Chadet und Lavoisier im Journal de Physique veröffentlicht. Allerdings kamen die Autoren zu dem falschen Schluss, dass der Stein irdischen Ursprungs und möglicherweise durch Blitzeinschlag in Sandstein entstanden sei.

Als Meilenstein in der Akzeptanz von Meteoriten als außerirdische Objekte gilt die Veröffentlichung des Physikers Ernst F. F. Chladni Ueber den Ursprung der von Pallas gefundenen und anderer ihr ähnlicher Eisenmassen. In diesem 1794 veröffentlichten Aufsatz diskutiert Chladni historische Berichte über Meteore und Feuerkugeln und begründet, warum viele der zu dieser Zeit existierenden, sehr unterschiedlichen Erklärungen über den Ursprung dieser Phänomene nicht zutreffen können. Des Weiteren stellt er die Hypothese auf, dass diese Erscheinungen mit Berichten über vom Himmel gefallene Stein- und Eisenmassen verknüpft sind. Außerdem schlägt er vor, dass diese Körper aus dem Weltraum stammen. Auslöser für diese Arbeit waren Diskussionen mit dem Physiker und Philosophen Georg Christoph Lichtenberg, der 1791 selbst einen Feuerball beobachtet hatte.

Berichte über vom Himmel gefallene Steine oder Eisenmassen wurden vor der Veröffentlichung Chladnis von Wissenschaftlern meist als Aberglaube abgetan. Wenn überhaupt, wurde höchstens ein atmosphärischer Ursprung von Meteoriten akzeptiert, der auch als Erklärung von Meteoren und Feuerkugeln üblich war. Besonders Behauptungen, dass Meteoriten außerirdischen Ursprungs seien, wurden oft auch von aufgeklärten und gebildeten Menschen mit Spott und Polemik beantwortet. Ein Grund hierfür war der auf Aristoteles zurückgehende und von Isaac Newton bekräftigte Glaube, dass das Sonnensystem abgesehen von den größeren Körpern wie Planeten, Monden und Kometen frei von Materie und höchstens von einer Äther genannten Substanz erfüllt sei. Bereits im 18. Jahrhundert, noch vor der Erkenntnis, dass Meteoriten extraterrestrischen Ursprungs sind, wurden die ersten Meteoritensammlungen gegründet. Die älteste Meteoritensammlung der Welt befindet sich im Naturhistorischen Museum in Wien, wo mit dem Hraschina-Meteoriten (gefallen 1751) der Grundstein gelegt wurde; heute befindet sich dort die mit ca. 1100 Objekten größte Schausammlung der Welt.

Auch Chladnis Thesen erfuhren zunächst bei den meisten Wissenschaftlern Ablehnung, durch weitere beobachtete Fälle (beispielsweise Wold Cottage 1795, L’Aigle 1803) und Forschungsberichte erhielten sie aber zunehmend Unterstützung. William Thomson lieferte 1794 die erste mineralogische Beschreibung eines bei Siena (siehe Sammlung) in Italien gefallenen Steins, in der er zeigte, dass dieser von allen bekannten irdischen Gesteinen verschieden ist. Edward C. Howard und Jacques-Louis de Bournon analysierten 1802 vier Meteoriten auf ihre chemische Zusammensetzung. De Bournon erwähnte dabei erstmals in diesen gefundene Silikatkügelchen, die 1869 durch Gustav Rose als Chondren benannt wurden.

Während noch in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts die fälschlicherweise als Mondvulkane interpretierten Mondkrater oder Staubzusammenballungen in der Hochatmosphäre als Herkunft der meisten Meteoriten diskutiert wurden, nahm man später den Asteroidengürtel oder gar einen interstellaren Ursprung an. Dass fast alle Meteoriten Bruchstücke aus dem Asteroidengürtel sind, zeichnete sich letztendlich um 1940 durch photographische Aufnahmen einiger Meteore durch F. L. Whipple und C. C. Wylie ab, aus denen auf elliptische Bahnen geschlossen werden konnte. Bei einem interstellaren Ursprung wären hyperbolische Bahnen zu erwarten gewesen. Im Jahr 1959 konnte die Bahn des Meteoriten Přibram durch mehrere Kameras aufgezeichnet und der Orbit berechnet werden, dessen Aphel im Asteroidengürtel lag. Allerdings konnte dann Anfang der 1980er-Jahre mit Hilfe neuester kosmochemischer Daten auch nachgewiesen werden, dass etwa jeder tausendste Meteorit vom Mond und eine vergleichbare Anzahl sogar vom Mars stammt. Schätzungen gehen von etwa 45.000 Meteoriten aus, die weltweit in privaten und wissenschaftlichen-institutionellen Sammlungen aufbewahrt werden. 

Quelle: wikipedia.org