Präsolare Minerale, oft auch präsolare Körner oder Sternenstaub genannt, sind winzige Kristalle, die Teil der feinkörnigen Matrix primitiver Meteoriten sind und bereits vor („prä-“) der Bildung des Sonnensystems existierten.
Vermutlich entstanden sie in Supernovaexplosionen oder in der Umgebung roter Riesensterne. Später wurden sie Teil der Molekülwolke, von der sich letztlich der solare Nebel separierte und zum Sonnensystem zusammenstürzte. Den Kollaps des solaren Nebels und die darauffolgende Bildung von Planetesimalen, von welchen die primitiven Meteorite abstammen, haben die präsolaren Minerale vermutlich überstanden, weil sie aus widerstandsfähigen, refraktären Mineralen bestehen.
Von den unterschiedlichen Arten präsolarer Kristalle konnten bisher identifiziert werden:
- Diamant (C)
- Graphit (C)
- Moissanit (SiC)
- Khamrabaevite (TiC, Titancarbid)
- Nierite (Si3N4, Siliciumnitrid)
- Korund (Al2O3)
- Spinell (MgAl2O4)
- Hibonit ((Ca,Ce)(Al,Ti,Mg)12O19)
- Rutil (TiO2)
Bereits Mitte der 1960er Jahre wurden Edelgase mit ungewöhnlichen Isotopenverhältnissen in primitiven Meteoriten gefunden. Dies führte bereits damals zu dem Schluss, dass es präsolare Minerale sind, die in diesen Meteoriten als Träger dieser Edelgase fungieren. Aber erst 1987 konnten winzige Diamanten und Moissanitkörner als Träger ermittelt werden. Da die Sonnenmaterie eine einigermaßen homogene isotopische Zusammensetzung hat, beweisen die zusätzlich aufgefundenen Isotopenanomalien in den Mineralen die präsolare Herkunft dieser außergewöhnlichen Kristalle.
Präsolare Diamanten haben nur eine Größe von wenigen Nanometern, weswegen sie auch Nanodiamanten genannt werden. Obwohl Nanodiamanten, neben Moissanitkristallen, die ersten entdeckten präsolaren Kristalle waren, ist relativ wenig über sie bekannt. Die übrigen präsolaren Kristalle haben eine typische Größe im Mikrometerbereich und sind deshalb einfacher zu untersuchen.
Untersucht werden präsolare Kristalle hauptsächlich mittels
- Elektronenmikroskopie (SEM/TEM) und
- Massenspektrometrie (Edelgas-Massenspektrometrie, Resonanzionisations-Massenspektrometrie (RIMS), Sekundärionen-Massenspektrometrie/SIMS inkl. NanoSIMS).
Im Januar 2020 veröffentlichten Wissenschaftler in der Fachzeitschrift PNAS Forschungsergebnisse, denen zufolge Moissanit-Partikel des im Murchison-Meteoriten enthaltenen Sternenstaubs vor etwa sieben Milliarden Jahren entstanden und der Meteorit damit präsolare Minerale enthält – das älteste Material, das bis dato auf der Erde gefunden wurde.
Weblinks
- Max-Planck-Institut für Chemie
- Isotopenanalyse (Memento vom 28. September 2011 im Internet Archive) (auf Englisch)
- Hintergrund zu präsolaren Mineralen (auf Englisch)