Leistungsfähige Bildgebungstechniken für eine verbesserte Sicht auf Meteoritenkomponenten

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Ein Team von japanischen (Yokohama National University) und amerikanischen Wissenschaftlern hat Meteoritenkomponenten mit einer viel höheren Auflösung als bisher visualisiert. Ihre Bemühungen führten zu einem viel besseren Blick auf – und einem besseren Verständnis von – Substanzen in kohlenstoffhaltigen Chondriten, den organisch-haltigen Meteoriten, die auf der Erde einschlugen. Dazu gehören Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Wasser, die alle für die Entwicklung des Lebens benötigt werden.

Die Studie wurde der Proceedings der National Academy of Sciences (PNAS) online veröffentlicht.

Kohlenstoffhaltige Chondrite bestehen aus Materialien wie Gesteinen, organischen Stoffen, Eis und Feinstaub, von denen die meisten im Sonnensystem gebildet wurden. Der Ursprung der organischen Substanzen, die in Meteoriten vorkommen, geht auf die Entstehung des Sonnensystems vor etwa 4,5 Milliarden Jahren zurück. Daher sind diese kohlenstoffhaltigen Chondrite, wenn sie auf der Erde gefunden und im Detail analysiert werden, hilfreich für das Verständnis der Geschichte des Sonnensystems, der Bildung organischer Verbindungen, der Anwesenheit von Wasser auf der Erde und letztlich des Ursprungs des Lebens.

Die Möglichkeit, organische und anorganische Komponenten von Meteoriten, die auf der Erde aufgefunden wurden, zu visualisieren, ist wichtig, da sie es den Forschern ermöglichen, die Auswirkungen externer Faktoren – wie Wasser und Temperatur – auf sie zu verstehen. Genauer gesagt, eine Methode, die es Forschern ermöglicht, die molekularen Strukturen besser zu sehen und zu analysieren. Diese Methode hilft ihnen letztendlich, die räumlichen Beziehungen zwischen organischer Substanz und Mineralien zu verstehen. Dies ist wichtig, um die Entstehung sowie die Entwicklung der organischen Substanz zu verfolgen und schließlich die Geschichte der Entstehung des Sonnensystems zu verstehen. Auch das Verständnis der Herkunft von Meteoriten ist entscheidend für die Bestimmung der Ursprünge von Wasser und Leben auf dem Planeten.

Wissenschaftler verwenden leistungsfähigere Bildgebungsverfahren, um die Verteilung von organischer Substanz (aliphatisches C-H) und Mineralien (Sulfate und Silikate) in alten Meteoriten zu visualisieren. Quelle: Yokohama National University

Allerdings waren die bisherigen Studien mit ihren Methoden und der Mikroskopie, die Bilder mit wesentlich geringerer Auflösung lieferte, begrenzt. Daher sind Formationen und Entwicklungen der extraterrestrischen organischen Substanzen bisher weitgehend unbekannt geblieben und wurden erst nach der Extraktion analysiert, was ein komplizierter mehrstufiger Prozess ist, der für viele Arten von methodischen Fehlern anfällig ist.

Forscher haben in letzter Zeit hauptsächlich Analysen für organische Materie durchgeführt, um die Verteilungen und Assoziationen mit anorganischen Verbindungen zu verstehen, die uns helfen können, die Chemie zu verstehen, wie z.B. die mineralkatalysierte Synthese organischer Materie. Da die Komponenten von Meteoriten jedoch sehr fein sind, sind mikroskopische Techniken zur Analyse solcher Verteilungen und Assoziationen begrenzt


Dr. Yoko Kebukawa, Associate Professor an der Faculty of Engineering der Yokohama National University in Japan

Der Schwerpunkt lag auf der Visualisierung von Komponenten kohlenstoffhaltiger Chondrite mittels einer leistungsfähigen Mikroskopiemethode, die Bilder von Meteoritenkomponenten mit wesentlich besseren Auflösungen liefert. Mit dieser Methode, der Atomkraftmikroskopie-basierten Infrarotspektroskopie (AFM-IR), konnten die Forscher die Komponenten von zwei kohlenstoffhaltigen Chondriten, dem Murchison-Meteoriten und dem Bell-Meteoriten, in viel höherer Auflösung betrachten. Dies wiederum lieferte wesentlich detailliertere Bilder als die bisher gewonnenen.

“Die AFM-IR-Technik ermöglicht es uns, die Einschränkung der schlechten räumlichen Auflösung der Infrarotspektroskopie zu überwinden, um die feinen Details der organischen Substanz zu beobachten, wie sie in Meteoriten und Assoziationen von Mineralien verteilt ist”, fügt Kebukawa hinzu.

In Zukunft will sich das Team auf die Rolle der Mineralien bei der Bildung und Entwicklung der organischen Substanz in Meteoriten während externer Prozesse konzentrieren, die die Körper betreffen, aus denen sie stammen. Dazu braucht es zwei Dinge, nämlich die Analyse von Meteoriten, die auf verschiedene Weise verändert wurden, sowie geeignete experimentelle Simulationen dieser Veränderungsprozesse, die die oben genannten Methoden ermöglichen”, so Kebukawa.


Veröffentlichung: Yoko Kebukawa, Hanae Kobayashi, Norio Urayama, Naoki Baden, Masashi Kondo, Michael E. Zolensky, Kensei Kobayashi. Nanoscale infrared imaging analysis of carbonaceous chondrites to understand organic-mineral interactions during aqueous alterationProceedings of the National Academy of Sciences, 2019; 116 (3): 753 DOI: 10.1073/pnas.1816265116

Quelle: Pm der Yokohama National University

Titelbildunterschrift: Allende Meteorit
(Von Shiny Things – originally posted to Flickr as AMNH – Meteorite, CC BY 2.0)


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Pia Gaupels

Gründerin bei GeoHorizon
Pia Gaupels, *86, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. 2015 gründete Sie die Seite Geohorizon. Sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung und arbeitet seit 2018 wieder als Bibliothekarin.

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