Wissenschaftsbild des Monats

Magnetische Grüße aus ferner Zeit

Gegen das Licht gehalten, leuchten die gelbgrünen Einschlüsse des Pallasit-Meteoriten wie Bernstein. Für den Geologen Richard Harris verbergen sich die eigentlichen Stars aber in der schwarzgrauen Masse des kosmischen Steins.

Das dunkle Nickel-Eisen-Gemisch enthält winzige Teilchen, die Informationen über das Magnetfeld gespeichert haben, das in der Anfangszeit unseres Sonnensystems auf den Meteoriten gewirkt hat. Diese Entdeckung machten Richard Harrison und sein Team von der Universität Cambridge, als sie den Meteoriten mit speziellem Röntgenlicht an der Photonenquelle BESSY II des Helmholtz-Zentrums Berlin bestrahlten. Dabei stießen sie auf Nanopartikel aus Tetrataenit mit einer sehr stabilen magnetischen Orientierung, die sich seit über vier Milliarden Jahren nicht verändert hat.

Bislang nahmen Wissenschaftler an, dass Meteoriten keine magnetischen Spuren aus der Frühzeit des Sonnensystems mehr aufweisen. Meteoriten sind Bruchstücke von Asteroiden, die vor rund viereinhalb Milliarden Jahren mit dem Sonnensystem entstanden sind. Viele dieser Himmelskörper heizten sich damals durch radioaktiven Zerfall auf, was den inneren metallischen Kern zum Schmelzen brachte. Die Verflüssigung des Kerns wirkte wie ein Dynamo und erzeugte ein Magnetfeld – so wie dies bis heute auch bei der Erde der Fall ist. Weil die Asteroiden jedoch vergleichsweise kleine Himmelskörper sind, kühlten sie im Laufe der Jahrmillionen ab, sodass ihr Inneres erstarrte und das Magnetfeld verschwand. In der Magnetisierung der Nanopartikel blieben diese Felder allerdings bis heute erhalten. Grund dafür ist die spezielle Beschaffenheit der Nanopartikel der Asteroiden, die sich schichtweise abwechselnde atomare Zusammensetzung aus Eisen- und Nickelatomen.

Das magnetische Moment jedes der Partikel steht senkrecht zur Atomschicht und kann nur durch sehr hohe magnetische Felder (mit Feldstärken größer als ein Tesla) beeinflusst werden. Jedes Partikel hat drei verschiedene Möglichkeiten, sich zur Atomschicht auszurichten. Ist die Ausrichtung einmal gewählt, können die Partikel sie nicht mehr ändern – mit anderen Worten: die magnetischen Signale sind nun durch die Nanostruktur „eingefroren“. „Meteoriten sind wie natürliche Festplatten“, sagt Harrison. Sie legen Zeugnis von der frühen Phase des Sonnensystems ab und ermöglichen vielleicht eine Vorhersage über das Schicksal des Erdmagnetfeldes in ferner Zukunft, wenn die Konvektion im Inneren der Erde zum Erliegen kommt.

Bild: Natural History Museum London

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