Meteoriter ger oss inblick i den tidiga utvecklingen av solsystemet. Med hjälp av SAPHiR-instrumentet vid Research Neutron Source Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) vid Technical University of Munich (TUM), ett vetenskapligt team har för första gången simulerat bildandet av en klass av steniga järnmeteoriter, så kallade pallasiter, rent experimentellt.

"Pallasiter är de optiskt vackraste och ovanligaste meteoriterna, säger doktor Nicolas Walte, den första författaren till studien, med entusiastisk röst. De tillhör gruppen steniga järnmeteoriter och består av gröna olivinkristaller inbäddade i nickel och järn. Trots årtionden av forskning, deras exakta ursprung förblev höljt i mystik.

För att lösa detta pussel, Dr Nicolas Walte, en instrumentforskare vid Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) i Garching, tillsammans med kollegor från det bayerska geoinstitutet vid University of Bayreuth och Royal Holloway University of London, undersökt pallasitbildningsprocessen. I ett första, de lyckades experimentellt reproducera strukturerna för alla typer av pallasiter.

Distribution av SAPHiR -instrumentet

För sina experiment, laget använde SAPHiR multi-städpress som inrättades under ledning av prof. Hans Keppler från Bayern Geoinstitute vid MLZ och liknande MAVO press i Bayreuth. Även om neutroner från FRM II ännu inte har matats in i SAPHiR, experiment under höga tryck och vid höga temperaturer kan redan utföras.

"Med en presskraft på 2400 ton, SAPHiR kan utöva ett tryck på 15 gigapascal (GPa) på prover vid över 2000 ° C, "förklarar Walte." Det är det dubbla trycket som krävs för att omvandla grafit till diamant. "För att simulera kollisionen mellan två himlakroppar, forskargruppen krävde ett tryck på endast 1 GPa vid 1300 ° C.

Hur bildas pallasiter?

Tills nyligen, pallasiter tros bildas vid gränsen mellan metallkärnan och den steniga manteln för asteroider. Enligt ett alternativt scenario, pallasiter bildas närmare ytan efter kollisionen med en annan himlakropp. Under påverkan blandas smält järn från kärnan i slagkroppen med den olivinrika manteln i förälderkroppen.

De utförda experimenten har nu bekräftat denna effekthypotes. En annan förutsättning för bildandet av pallasiter är att järnkärnan och den steniga manteln på asteroiden delvis har separerats i förväg.

Allt detta hände strax efter deras bildande för cirka 4,5 miljarder år sedan. Under denna fas, asteroiderna värmdes upp tills de tätare metallkomponenterna smälte och sjönk till mitten av himmelkropparna.

Studiens nyckelfynd är att båda processerna - delvis separation av kärna och mantel, och den efterföljande påverkan av en annan himlakropp - krävs för att pallasiter ska bildas.

Insikter i solsystemets ursprung

"Rent generellt, meteoriter är de äldsta direktåtkomliga beståndsdelarna i vårt solsystem. Solsystemets ålder och dess tidiga historia härrör främst från undersökningen av meteoriter, "förklarar Walte.

"Som många asteroider, jorden och månen är skiktade i flera lager, bestående av kärna, mantel och skorpa, "säger Nicolas Walte." På detta sätt, komplexa världar skapades genom agglomerering av kosmiskt skräp. När det gäller jorden, detta lägger till slut grunden för livets framväxt. "

Högtrycksförsöken och jämförelsen med pallasiter belyser betydande processer som inträffade i det tidiga solsystemet. Teamets experiment ger nya insikter om kollisionen och materialblandningen av två himmelska kroppar och den efterföljande snabba nedkylningen tillsammans. Detta kommer att undersökas mer i detalj i framtida studier.