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Wissenschaftler deckt Ursache für Magnetismusverlust an Meteoritenfundstelle auf

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Ein Wissenschaftler der University of Alaska Fairbanks hat eine Methode entdeckt, mit der sich Meteoriteneinschlagstellen, die ihre verräterischen Krater längst verloren haben, aufspüren und besser definieren lassen. Diese Entdeckung könnte nicht nur die Erforschung der Geologie der Erde, sondern auch die anderer Körper in unserem Sonnensystem voranbringen.

Laut Gunther Kletetschka, außerordentlicher Forschungsprofessor am Geophysikalischen Institut der UAF, liegt der Schlüssel in der stark verringerten natürlichen remanenten Magnetisierung von Gestein, das den intensiven Kräften eines Meteors ausgesetzt war, als dieser sich der Oberfläche näherte und dann aufschlug.

Gesteine, die nicht durch menschliche oder nicht-irdische Kräfte verändert wurden, haben eine natürliche remanente Magnetisierung von 2 % bis 3 %, d. h. sie bestehen aus dieser Menge an magnetischen Mineralkörnern – in der Regel Magnetit oder Hämatit oder beides. Kletetschka fand heraus, dass Proben, die an der Santa Fe Impact Structure in New Mexico gesammelt wurden, weniger als 0,1 % Magnetismus enthielten.

Kletetschka stellte fest, dass das beim Einschlag entstandene Plasma und ein verändertes Verhalten der Elektronen in den Atomen des Gesteins die Ursache für den geringen Magnetismus sind.

Kletetschka berichtet über seine Ergebnisse in einer am Mittwoch in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlichten Arbeit.

Die Santa-Fe-Impaktstruktur wurde 2005 entdeckt und wird auf ein Alter von etwa 1,2 Milliarden Jahren geschätzt. Die Fundstelle besteht aus leicht erkennbaren Scherbenkegeln, d. h. Gesteinen mit Fächerstrukturen und strahlenförmigen Bruchlinien. Man geht davon aus, dass sich Scherbenkegel nur dann bilden, wenn ein Gestein einer Schockwelle mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit ausgesetzt ist, wie z. B. bei einem Meteor oder einer Kernexplosion.

Kletetschkas Arbeit wird es den Forschern nun ermöglichen, eine Einschlagstelle zu bestimmen, bevor Splitterkegel entdeckt werden, und das Ausmaß bekannter Einschlagstellen, die ihre Krater durch Erosion verloren haben, besser zu definieren.

„Wenn ein Einschlag erfolgt, dann mit einer enormen Geschwindigkeit“, so Kletetschka. „Sobald es zu einem Kontakt mit dieser Geschwindigkeit kommt, wird die kinetische Energie in Wärme, Dampf und Plasma umgewandelt. Viele Menschen wissen, dass es Wärme gibt, vielleicht etwas Schmelzen und Verdampfen, aber sie denken nicht an Plasma.“

Plasma ist ein Gas, in dem die Atome in frei schwebende negative Elektronen und positive Ionen zerfallen sind.

„Wir konnten in den Felsen nachweisen, dass beim Einschlag ein Plasma entstanden ist“, sagte er.

Die Magnetfeldlinien der Erde durchdringen alles auf dem Planeten. Die magnetische Stabilität in Gesteinen kann durch eine Schockwelle vorübergehend ausgeschaltet werden, wie beispielsweise bei einem Hammerschlag auf ein Objekt. Die magnetische Stabilität in Gesteinen kehrt unmittelbar nach dem Abklingen der Schockwelle zurück.

In Santa Fe schickte der Einschlag des Meteoriten erwartungsgemäß eine massive Schockwelle durch das Gestein. Kletetschka fand heraus, dass die Schockwelle die Eigenschaften der Atome im Gestein veränderte, indem sie die Umlaufbahnen bestimmter Elektronen veränderte, was dazu führte, dass sie ihren Magnetismus verloren.

Die Veränderung der Atome würde eine schnelle Remagnetisierung des Gesteins ermöglichen, aber Kletetschka fand auch heraus, dass der Meteoriteneinschlag das Magnetfeld in der Gegend geschwächt hatte. Das Gestein hatte keine Möglichkeit, seinen Magnetismus von 2 bis 3 % wiederzuerlangen, obwohl es dazu in der Lage gewesen wäre.

Der Grund dafür ist das Vorhandensein von Plasma in den Felsen an der Einschlagstelle und darunter. Das Vorhandensein des Plasmas erhöhte die elektrische Leitfähigkeit des Gesteins, als es sich am vorderen Rand der Schockwelle in Dampf und geschmolzenes Gestein umwandelte, wodurch das umgebende Magnetfeld vorübergehend geschwächt wurde.

„Dieses Plasma schirmt das Magnetfeld ab, so dass das Gestein nur noch ein sehr kleines Feld, einen Rest, vorfindet“, so Kletetschka.

Kletetschka ist auch mit der Karls-Universität in Prag, Tschechische Republik, verbunden. Die Studenten der Karlsuniversität, Radana Kavkova und Hakan Ucar, halfen bei der Forschung.

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