Es wird angenommen, dass metallische Asteroiden ursprünglich aus geschmolzenem Eisen bestanden haben, das im Weltraum schwebte und sich dann zusammengeballt hat. Als ob das nicht schon seltsam genug wäre, denken die Wissenschaftler jetzt, dass Vulkane flüssiges Eisen ausgespuckt haben könnten, wenn das Metall abgekühlt und erstarrt ist. Forscher der University of California – Santa Cruz haben die Möglichkeit untersucht, wie ein solcher Ausbruch auf der Oberfläche eines Asteroiden durch eine solide Eisenkruste zustande gekommen sein könnte.
Dieses Szenario entstand aus einer Analyse von Planetenwissenschaftlern der UC Santa Cruz, deren Untersuchung zum Teil durch die Pläne der NASA angestoßen wurde, eine Sonde zu Psyche zu starten, dem größten metallischen Asteroiden im Sonnensystem. Francis Nimmo, Professor für Erd- und Planetenwissenschaften, sagte, er sei an der Zusammensetzung von metallischen Asteroiden interessiert. Diese kann durch Analysen von Eisenmeteoriten aufgezeigt werden. Deshalb ließ er den Doktoranden Jacob Abrahams an einigen einfachen Modellen arbeiten, wie die Asteroiden sich abkühlen und verfestigen.
“Eines Tages wandte er sich an mich und sagte: “Ich glaube, diese Dinger werden ausbrechen”, sagte Nimmo. “Ich hatte noch nie darüber nachgedacht, aber es macht Sinn, weil man eine aufsteigende Flüssigkeit unter einer dichten Kruste hat, also will die Flüssigkeit nach oben kommen.”
Die Forscher beschrieben ihre Ergebnisse in einem Artikel, der für die Veröffentlichung in Geophysical Research Letters akzeptiert wurde.
Metallische Asteroiden entstanden früh in der Geschichte des Sonnensystems, als sich Planeten zu bilden begannen. Ein Protoplanet oder “Planetesimal”, der an einer katastrophalen Kollision beteiligt war, konnte von seinen felsigen Außenschichten befreit werden, wodurch ein geschmolzener, eisenreicher Kern freigelegt wurde. In der Kälte des Weltraums würde dieser Klumpen aus flüssigem Metall schnell anfangen abzukühlen und zu erstarren.
“In einigen Fällen würde es von der Mitte heraus kristallisieren und keinen Vulkanismus haben, aber einige würden von oben nach unten kristallisieren, so dass man ein solides Metallblech auf der Oberfläche mit flüssigem Metall darunter bekommen würde”, sagte Nimmo.
Wie die Eisenvulkane aussehen würden, hängt von der Zusammensetzung der Schmelze ab. “Wenn es sich größtenteils um reines Eisen handelt, dann hätte man Ausbrüche von niedrigviskosen Oberflächenströmungen, die sich in dünnen Schichten ausbreiten, also nicht vergleichbar mit den dicken, viskosen Lavaströmen, die man auf Hawaii sieht”, sagte er. “Am anderen Ende, wenn leichte Elemente eingemischt sind und sich Gase schnell ausbreiten, könnte man einen explosiven Vulkanismus haben, der Gruben in der Oberfläche hinterlassen könnte.”
Die Psyche Mission der NASA soll 2022 starten und 2026 den Asteroiden erreichen. Zeichen des vergangenen Vulkanismus, nach denen Forscher suchen könnten, sind Schwankungen in der Farbe oder Zusammensetzung des Materials auf der Oberfläche und möglicherweise Merkmale, die wie vulkanische Öffnungen aussehen. Große vulkanische Kegel sind wahrscheinlich unwahrscheinlich, so Abrahams.
Da sich metallische Asteroiden nach ihrer Entstehung recht schnell verfestigt haben, blieb leider viel Zeit (Milliarden von Jahren), um die Oberflächenmerkmale des Vulkans zu degradieren. “Es ist nicht klar, wie sie jetzt aussehen werden”, sagte Abrahams.
Die beste Gelegenheit, Beweise für Ferrovulkanismus auf metallischen Asteroiden zu finden, könnte tatsächlich aus dem Studium von Eisenmeteoriten kommen, die bereits in Sammlungen auf der Erde sind, sagten die Forscher.
“Es gibt viele dieser metallischen Meteoriten, und jetzt, da wir wissen, wonach wir suchen, könnten wir Hinweise auf Vulkanismus in ihnen finden”, sagte Nimmo. “Wenn Material an die Oberfläche gelangt, würde es sehr schnell abkühlen, was sich in der Zusammensetzung des Meteoriten widerspiegeln würde. Und es könnte Löcher in ihm hinterlassen haben, wenn Gas austritt.”
Als sie ihre Ergebnisse auf einer kürzlich abgehaltenen Mond- und Planetenkonferenz vorstellten, entdeckten Abrahams und Nimmo, dass ein anderes Forschungsteam unabhängig voneinander zu ähnlichen Schlussfolgerungen über die Möglichkeit des Ferrovulkanismus gekommen war.
“Es ist keine schockierende Idee, aber wir hatten einfach noch nie zuvor an Eisenvulkanismus gedacht, also ist es etwas Neues und Interessantes, das man untersuchen kann”, sagte Abrahams.
Veröffentlichung: Abrahams, J. N. H., and Nimmo, F.( 2019), Ferrovolcanism: Iron Volcanism on Metallic Asteroids, Geophys. Res. Lett., 46, https://doi.org/10.1029/2019GL082542
Quelle: off. Pm der University of California – Santa Cruz
Titelbildunterschrift: Als sich ein metallischer Asteroid wie Psyche abgekühlt und verfestigt hat, sind Eisenvulkane möglicherweise auf seiner Oberfläche ausgebrochen. (Illustration von Elena Hartley)
Pia Gaupels
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