Der Mond als Mutterkörper der Bronzit-Chondrite
H. WÄNKE
Max-Planck-Institut für Chemie (Otto-Hahn-Institut), Mainz
(Z. Naturforschg. 21 a, 93—110 [1966]; eingegangen am 9. Juli 1965)
Herrn Professor J. MATTAUCH zum 70. Geburtstag gewidmet
Knowing the cosmic ray exposure ages of a sufficiently large number of meteorites and using the earth as analyser with special assumptions, criteria can be found to distinguish between a lunar or asteroidal origin of meteorites. Several of the following arguments are based on new and unpub- lished results of rare gas measurements by HINTENBERGER, SCHULTZ und WÄNKE 70. Bronzite-chondrites: 1. Arguments for an origin near the surface of the parent body, a) Porosity of the chondrites 0—20%. b) Many bronzite-diondrites contain light primordial rare gases, originating from the exposure of the single meteorite grains to the solar wind, c) Primordial rare gas content always connected with light-dark structure, d) In the distribution of the cosmic ray exposure ages certain groupings can be distinguished. The age distribution of bronzite-diondrites with light primordial rare gases is identical with the distribution of the cosmic ray exposure ages of all bronzite-chondri- tes. The bronzite-chondrites containing primordial gas therefore are probably coming from the very upper layers, and the other bronzite-diondrites from somewhat deeper layers of their parent body. 2. Arguments for an origin close to the earth's orbit, a) Bronzite-chondrites with high cosmic ray exposure ages show a slight tendency to fall in the afternoon (noon until midnight), b) For the bronzite-diondrites, which are morning falls (midnight until noon), diffusion losses of 3He and 4He are higher and more frequent compared to the afternoon falls. The reason for this can be found in a closer approach to the sun of the first ones. Hypersthene-chondrites do not show this effect. c) Bronzite-diondrites with light primordial rare gas content concentrate among the afternoon falls. d) The mean cosmic ray exposure age of the bronzite-diondrites is considerably lower than that of the hypersthene-chondrites. 3. Arguments concerning the size of the parent body. Light primordial rare gas and their con- nection with light-dark structure indicate a parent body of the size of the moon or a large asteroid. None of these arguments are strictly conclusive. In some cases they are based on observations, which can only be obtained by using statistical methods. Most of these effects are close to the mean error. Adding, however, all observations together, a lunar origin of the bronzite-diondrites becomes nearly undoubtable. A lunar origin of stone meteorites was in recent times first proposed by UREY 3. Hypersthene-chondrites: Hypersthene-chondrites with low cosmic ray exposure ages are rare among the morning falls. Their parent body therefore probably has to be found outside the earth's orbit. Their distribution of the cosmic ray exposure ages may also lead to this conclusion. As proposed by ANDERS 4, the Mars asteroids could possibly be the parent bodies for the hypersthene-chondrites. Mars itself might however be considered also. A lunar origin of the hypersthene-chondrites seems to be completely out of question. Bis vor wenigen Jahren war es die allgemein Meteorite identisdi mit ihrer Lebensdauer als kleine akzeptierte Ansicht, daß der Ursprung aller Meteorite Körper. Diese Einwirkungsdauer nennt man Be- in den Asteroiden, den kleinen Planeten, die in gro- strahlungsalter und versteht darunter die Zeit zwi- ßer Zahl zwischen Mars und Jupiter ihre Bahnen schen dem Ausbrechen des Meteoriten aus einem ziehen, zu suchen ist. Als es, aufbauend auf den größeren Mutterkörper, in dem die Meteoritmaterie
Pionierarbeiten PANETHS und seiner Mitarbeiter 1-2, gegen die Einwirkung der Höhenstrahlung ab- möglich wurde mit Hilfe der in den Meteoriten vor- geschirmt war, und seinem Auftreffen auf die Erde. handenen Reaktionsprodukte der Höhenstrahlung Während für die Eisenmeteorite ein Ursprung im ihre Lebensdauer als kleine Körper exakt zu be- Asteroidengürtel audi heute noch plausibel erscheint, stimmen, tauchten bald Zweifel an der Richtigkeit wird dies für die Steinmeteorite von den meisten dieser Annahme auf. Forschern verneint. Ernstlich werden heute nur zwei Zeitliche und räumliche Konstanz der Höhenstrah- Quellen für die Herkunft der Steinmeteorite diskutiert. lung und konstante Meteoritgröße vorausgesetzt, ist Zurückgehend auf eine im Jahre 1959 erschienene die Einwirkungsdauer der Höhenstrahlung auf die Arbeit von UREY 3 wird in letzter Zeit immer häufi-
2 1 F. A. PANETH, P. REASBECK U. K. MAINE, Geochim. Cosmo- F. A. PANETH, P. REASBECK U. K. MAINE, Nature, Lond. 172, chim. Acta 2, 300 [1952]. 200 [1953].
Dieses Werk wurde im Jahr 2013 vom Verlag Zeitschrift für Naturforschung This work has been digitalized and published in 2013 by Verlag Zeitschrift in Zusammenarbeit mit der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der für Naturforschung in cooperation with the Max Planck Society for the Wissenschaften e.V. digitalisiert und unter folgender Lizenz veröffentlicht: Advancement of Science under a Creative Commons Attribution Creative Commons Namensnennung 4.0 Lizenz. 4.0 International License. ger der Mond als Mutterkörper der Steinmeteorite 1. Hypothesen zur Deutung des Unterschieds 4 erörtert. ANDERS hingegen schließt den Mond prak- der mittleren Bestrahlungsalter von tisch vollkommen aus und hat vielmehr die Mars- Stein- und Eisenmeteoriten asteroide als Mutterkörper der Steinmeteorite vor- 3 geschlagen. Seit UREYS Mondhypothese sind viele weitere 6-17 3 Bestrahlungsalter an Stein- und Eisenmeteoriten UREY hatte in der eben erwähnten Arbeit zwei gemessen worden 8_22, zum Teil auch nach moder- Argumente für einen Mondursprung der überwiegen- nen und zuverlässigeren Methoden 23~32. Der große den Mehrheit der Steinmeteorite vorgebracht: Unterschied der Bestrahlungsalter zwischen Stein- 5 1. Ausgehend von den Rechnungen ÖPIKS über und Eisenmeteoriten aber blieb bestehen. die Lebensdauer kleiner Körper im Sonnensystem Wir wollen zunächst alle Möglichkeiten, die zur gegen den Einfang durch die Planeten sind die ge- Erklärung dieses Unterschieds in Frage kommen, messenen Bestrahlungsalter der Eisenmeteorite, die betrachten: bei etwa 0,5 bis 1 Milliarde Jahre liegen, gut mit der Vorstellung eines Ursprungs im Asteroiden- a) Raumerosion gürtel in Einklang zu bringen. Die Steinmeteorite 8 FIREMAN und DE FELICE sowie WHIPPLE und hingegen besitzen Bestrahlungsalter, die im Mittel 33 FIREMAN versuchten diese Diskrepanz mit Hilfe um beinahe zwei Größenordnungen tiefer liegen. einer „Raumerosion" auf Grund der Einwirkung Derartig niedrige Werte für die Lebensdauer von von kosmischem Staub und schnellen Ionen zu er- Meteoriten erhält man nur, wenn man einen Mutter- klären. Die Steinmeteorite sollten wesentlich höhere körper in Erdnähe annimmt. Der Mond wäre ein Erosionsraten besitzen als die Eisenmeteorite und geeigneter Mutterkörper. Selbstverständlich kann die Bestrahlungsalter allein von der Erosionsrate Mondmaterial nur infolge von Einschlägen, ent- bestimmt sein. Dieses Modell wurde von vielen Au- weder von Eisenmeteoriten oder wahrscheinlicher toren kritisiert12' 34. Es wurde unhaltbar, seitdem von Kometen, in den Weltraum gebracht werden. Im sowohl für die Eisen- als auch für die Steinmeteorite Falle der Asteroiden sind es Kollisionen unterein- Gruppierungen der Bestrahlungsalter um diskrete ander, die Meteorite produzieren. Werte erkannt wurden. Hiermit war bewiesen, daß 2. Der polymikte Charakter vieler Steinmeteorite die Bestrahlungsalter tatsächlich einzelnen kata- aller Klassen spricht für eine Entstehung in einem strophischen Ereignissen entsprechen. Es wäre hin- größeren Körper von Mond- oder Planetengröße. gegen verfehlt, zu behaupten, daß die Raumerosion
3 H. C. UREY, J. Geophys. Res. 64,1721 [1959]. 20 P. SIGNER U. A. O. NIER, Researches on Meteorites, heraus- 4 E. ANDERS, Space Sei. Rev. 3. 583 [1964]. geg. von C. B. MOORE, John Wiley & Sons, New York 1962, 5 E. J. ÖPIK, Proc. Roy. Irish Acad. 54 A, 165 [1951]. p.7. 6 H. WÄNKE, Summer Course on Nuclear Geology, Varenna 21 H. HINTENBERGER U. H. WÄNKE, Z. Naturforschg. 19 a. 210 1960, Laboratorio di Geologia Nucleare, Pisa 1960, p. 87. [1964]. 7 J. ZÄHRINGER U. W. GENTNER, Z. Naturforschg. 15 a, 600 22 C. A. BAUER, J. Geophys. Res. 68, 6043 [1963]. [I960]. 23 E. VILCSEK U. H. WÄNKE, Z. Naturforschg. 15 a, 1004 [I960]. 8 E. L. FIREMAN u. J. DEFELICE, Geochim. Cosmochim. Acta 18, 24 E. VILCSEK u. H. WÄNKE, Z. Naturforschg. 16 a, 379 [1961]. 183 [I960]. 25 H. VOSHAGE U. H. HINTENBERGER, Z. Naturforschg. 16 a, 1042 9 K. GOEBEL U. P. SCHMIDLIN, Z. Naturforschg. 15 a, 79 [I960]. [1961]. 0 J. GEISS, H. OESCHGER U. P. SIGNER, Z. Naturforschg. 15 a, 26 M. HONDA, S. UMEMOTO U. J. R. ARNOLD, J. Geophys. Res. 66, 1016 [I960]. 3541 [1961]. 1 A. E. BAINBRIDGE, H. E. SUESS U. H. WÄNKE, Geochim. 27 M. W. ROWE U. M. A. VAN DILLA, J. Geophys. Res. 66, 3553 Cosmochim. Acta 26, 471 [1962]. [1961]. 2 P. EBERHARDT U. D. C. HESS, Astrophys. J. 131, 38 [I960]. 28 H. VOSHAGE U. H. HINTENBERGER, in Radioactive Dating, Int. 3 H. HINTENBERGER, H. KÖNIG, L. SCHULTZ U. H. WÄNKE, Z. Atomic Energy Agency, Wien 1963, S. 367. Naturforschg. 19 a, 327 [1963]. 29 E. VILCSEK U. H. WÄNKE, in Radioactive Dating, Int. Atomic 4 H. STAUFFER, J. Geophys. Res. 67, 2033 [1962]. Energy Agency, Wien 1963, S. 381. 5 H. HINTENBERGER, H. KÖNIG U. H. WÄNKE, Z. Naturforschg. 30 H. VOSHAGE U. D. C. HESS, Z. Naturforschg. 19 a, 341 [1964]. 17 a, 1092 [1962]. 31 O. A. SCHAEFFER U. D. HEYMANN, J. Geophys. Res. 70, 215 6 J. ZÄHRINGER, Meteoritika 1965, im Druck. [1965]. 32 7 H. HINTENBERGER, H. KÖNIG, L. SCHULTZ U. H. WÄNKE, Z. M. E. LIPSCHUTZ, P. SIGNER U. E. ANDERS, J. Geophys. Res. Naturforschg. 20 a, 983 [1965]. 70,1473 [1965]. 8 O. A. SCHAEFFER U. J. ZÄHRINGER, Geochim. Cosmochim. Acta 33 F. L. WHIPPLE U. E. L. FIREMAN, Nature 183, 1315 [1959]. 19, 94 [I960]. 34 E. ANDERS, in The Solar System, herausgeg. von B. M. 9 T. HAYAKAWA, H. HINTENBERGER U. H. WÄNKE, Z. Natur- MIDDLEHURST u. G. P. KUIPER, The University of Chicago forschg. 16 a, 844 [1961]. Press, Chicago 1963, Kap. IV, p. 402. keinerlei Wirkung zeigen kann. In dem von den Die beiden Hauptklassen der Steinmeteorite zei- Meteoriten durchflogenen Raum existiert kosmischer gen ferner eine sehr verschiedene Verteilung der Be- 35 36 Staub ' , und ebenso haben wir im interplanetari- strahlungsalter (EBERHARDT und GEISS 41 sowie schen Plasma eine sehr intensive Korpuskularstrah- HINTENBERGER, KÖNIG, SCHULTZ und WÄNKE 13). lung 37,38. Staub und Plasma bewirken sicherlich Übrigens gibt es eine Klasse von Steinmeteoriten, eine Erosion der Meteorite. Diese Erosion kann aber die Aubrite, für die EBERHARDT, EUGSTER und für die gemessenen Bestrahlungsalter nicht bestim- GEISS 42 Bestrahlungsalter gemessen haben, die mend sein. wesentlich über denen der übrigen Steinmeteorite liegen. Für einen Vertreter dieser Gruppe, nämlich
b) Leichtere Zerstörbarkeit der Steinmeteorite in Norton County, fanden BEGEMANN, GEISS und
Kollisionen HESS 43 schon vor längerer Zeit ein den Eisen- meteoriten nahe kommendes Alter von 220 Mill. EBERHARDT und HESS 12 hatten vorgeschlagen, die Jahren. Dabei handelt es sich bei Norton County geringeren Bestrahlungsalter der Steinmeteorite auf um einen besonders zerbrechlichen Meteorit, außer- Grund ihrer gegenüber den Eisenmeteoriten leich- dem besitzt er die größte Masse aller bekannten teren Zerstörbarkeit in Kollisionen der Meteorite Steinmeteorite. Die Kollisionshäufigkeit muß aber untereinander zu erklären. proportional m*,s sein. Das Aufbrechen eines Eisenmeteoriten in einer solchen Kollision wurde zuerst durch VILCSEK und c) Bremsung der Meteorite durch den Poynting-
WÄNKE 24 für den Meteorit Sikhote-Alin be- Robertson-Effekt sowie durch Staub und wiesen. Inzwischen wurde ein solches sekundäres interplanetarisches Plasma Aufbrechen noch für die Eisenmeteorite Odessa29 Steinmeteorite erleiden auf Grund ihrer gegen- 39 und Canyon Diablo gefunden. ZÄHRINGER 16 über den Eisenmeteoriten geringeren Dichte (3,5 g berichtete kürzlich über Anzeichen eines ebensolchen pro cm3 gegenüber 7,8 g/cm3) eine stärkere Brem-
Aufbrechens bei dem Hypersthen-Chondriten New sung durch den POYNTING—ROBERTSON-Effekt sowie Concord. Kollisionen, die bei den Eisenmeteoriten durch das interplanetarische Plasma und den inter- ein Abschlagen von Teilen des Meteoriten bewirken, planetarischen Staub. Außerdem sind die Eisen- können bei Steinmeteoriten zur vollständigen Zer- meteorite wegen ihrer wesentlich höheren durch- störung führen. Zerstörung der Steinmeteorite durch schnittlichen Masse begünstigt. Im Gegensatz zu Kollisionen von Meteoriten untereinander könnte Eisenmeteoriten sind Steinmeteorite über 100 kg sicherlich die Ursache dafür sein, daß es kaum Stein- bereits selten. meteorite gibt, die den Eisenmeteoriten vergleich- Die Abnahme der großen Halbachse a auf Grund bare Bestrahlungsalter aufweisen. des POYNTING-ROBERTSON-Effektes für eine Kugel mit Die große Zahl der „jungen" Steinmeteorite wird schwarzer Oberfläche, dem Radius r und der Dichte Q auch durch dieses Modell nicht verständlich. Die An- ist gegeben durch (siehe 5) nahme einer Verkleinerung der mittleren Lebens- dauern auf Grund von Kollisionen führt den Rech- nungen ARNOLDS 40 zufolge zu einer extrem hohen, a in astronomischen Einheiten, r in cm, t in Jahren. nicht akzeptierbaren Materiedichte in dem von den Für einen Steinmeteoriten mit a = 1 und einer Meteoriten durchflogenen Raum, falls man auf diese Masse von 10 kg ergibt sich in 107 Jahren nur ein
Weise Übereinstimmung der berechneten Lebens- Aa von 0,023 AE. Der POYNTING-ROBERTSON-Effekt dauer mit den gemessenen Bestrahlungsaltern er- ist also zu klein, um einen merklichen Einfluß aus- reichen will. zuüben.
35 H. C. VAS DE HÜLST, Astrophys. J. 105, 471 [1947], 41 P. EBERHARDT U. J. GEISS, in Isotopic and Cosmic Chemistry, 38 C. W. ALLEN, Monthly Notices Roy. Astron. Soc. 106, 137 North Holland Publish. Co., Amsterdam 1964. [1947]. 42 P. EBERHARDT, O. EUGSTER U. J. GEISS, Radiation Ages of 37 L. BIERMANN, Z. Astrophys. 29, 274 [1951]. Aubrites. Vorabdruck 1965; erscheint voraussichtlich J. 38 M. NEUGEBAUER U. C. W. SNYDER, Science 138, 1095 [1962]. Geophys. Res. 39 D. HEVMANN, M. E. LIPSCHUTZ, B. NIELSEN U. E. ANDERS, Vor- 43 F. BEGEMANN, J. GEISS u. D. C. HESS, Phys. Rev. 107, 540 abdrude 1965, erscheint voraussichtlich J. Geophys. Res. [1957]. 40 J. R. ARNOLD, The Origin of Meteorites as Small Bodies II, Vorabdrude 1964, erscheint Astrophysical J. Die Bremsung durch interplanetarisches Plasma Für die Erde ist £ = 4,26 "KT5 und 2 m/{M Q) = und interplanetarischen Staub könnte unter bestimm- 0,14, m Planetenmasse, M Sonnenmasse. U ist die ten Voraussetzungen stärker sein. Von allen Brems- Relativgeschwindigkeit von Planet und Meteorit, im wirkungen müßten die kleineren Meteorite ent- Fall der Erde also die geozentrische Geschwindig- sprechend stärker betroffen werden. Es gibt jedoch keit. (U jedoch ohne Berücksichtigung der Wirkung zahlreiche Steinmeteorite mit geringer Masse, die ein des Gravitationsfeldes des Planeten.) relativ hohes Bestrahlungsalter aufweisen. In Einheiten der Bahngeschwindigkeit (Erde = Abgesehen von einer geringen Verschiebung der 30 km/s) des Planeten gilt Meteoritenbahnen, ist auf diese Weise kein wesent- U = ]/2>-\/A-2 VA( 1 - e2) cos i, licher direkter Einfluß auf die Lebensdauer der
Meteorite zu erwarten. Bereits eine kleine Verschie- Ux = 2^-1/A — A (1—e2), bung der Meteoritenbahn kann allerdings manchmal 2 entscheidend sein. Eine zunächst die Erdbahn eben Uy = yA(\ — e ) cos i — 1, noch kreuzende Meteoritenbahn könnte dann voll- Ug = VA( 1-e2) sin i. ständig innerhalb der Erdbahn verlaufen. Andrer- seits kann eine eben außerhalb der Erdbahn liegende Hierbei ist A die große Halbachse der Meteoriten- Meteoritenbahn kreuzend werden. bahn in Einheiten der Planetenhalbachse A = a/a0 ; e die Exzentrizität und i die Neigung der Meteoriten- d) Unterschiedliche Lebensdauer auf Grund bahn zur Bahnebene des Planeten. Ux, Uy und Uz verschiedener Verteilung der Bahnelemente sind die Komponenten der geozentrischen Geschwin- digkeit in der Richtung Sonne, Erde, tangential zur
Mit einer oder mehrerer der in a, b und c behan- Erdbahn und senkrecht zur Erdbahn. Für Ur und Uz delten Hypothesen kann man vermutlich die Selten- kommen in jeder Meteoritenbahn beide Vorzeichen heit hoher Bestrahlungsalter unter den Steinmeteori- vor. Uy> 0 heißt, daß der Meteorit die Erde auf ten erklären; kaum jedoch das starke Vorherrschen ihrer Bahn überholt; ein solcher Meteorit fällt, wie der sehr geringen Bestrahlungsalter, solange man an man leicht einsieht, bevorzugt am Nachmittag (12 einem Ursprung im Asteroidengürtel festhält. bis 24 h Ortszeit des Falles). Uy< 0 heißt, der Unter der Voraussetzung von verschiedenen Bah- Meteorit wird von der Erde eingeholt, er fällt bevor- nen für die Stein- und Eisenmeteorite können ohne zugt vormittags (0 bis 12 h). Bezüglich genauerer Schwierigkeit stark unterschiedliche Werte der Details sei auf die Arbeit von ÖPIK 5 verwiesen. Lebensdauer erhalten werden. Wie eingangs er- In Tab. 1 sind einige nach (1) berechnete Lebens- wähnt, schlug UREY 3 solche unterschiedlichen Aus- dauern für verschiedene Bahnelemente angegeben. gangsbahnen vor, und zwar vom Mond ausgehende, Die Werte passen gut zu den Bestrahlungsaltern, relativ nahe der Erdbahn verlaufende Bahnen für wenn man für die Eisenmeteorite die Asteroide, für die Steinmeteorite und im Asteroidengürtel ver- die Steinmeteorite aber den Mond als Mutterkörper laufende Bahnen für die Eisenmeteorite. ansieht. Um einen Körper aus dem Asteroidengürtel bis In der grundlegenden Arbeit von ÖPIK 5 ergab sich die mittlere Lebensdauer eines Meteoriten gegen- zur Erdbahn zu bringen, ist jedoch eine minimale über Planeteneinfang zu Geschwindigkeitsänderung von 5 km/s erforderlich. Dieser Wert ist zu hoch, als daß er durch Kollisionen T = a'*/P (1) erreicht werden könnte. Bei dem Zweistufenmodell
von ARNOLD 44 ist nur eine geringere Geschwindig- a in astronomischen Einheiten, T in Jahren. keitsänderung notwendig. Nach diesem Modell sol- Hierbei ist P die Kollisionswahrscheinlichkeit des len im Asteroidengürtel erzeugte Meteorite zunächst Meteoriten mit dem Planeten. Werden mehrere nur dahin gebracht werden, daß sie die Marsbahn Planetenbahnen gekreuzt, so ist anstelle von P die erreichen. Durch nahe Vorbeigänge am Mars er- Summe der Kollisionswahrscheinlichkeiten 2 P\ leiden sie dann weitere Bahnänderungen, bis sie aller in Frage kommenden Planeten einzusetzen. schließlich die Erdbahn kreuzen.
P = r2Uf(7ismi\ Ux\) 44 J. R. ARNOLD, in Isotopic and Cosmic Chemistry, North mit r = Q Vi + 2 m/M Q U2. (2) Holland Publish. Co., Amsterdam 1964. Startelemente % T nach T nach <71 Einfang ARNOLD 44 ÖPIK5 Ai ei sin i\ Ui (Uz) 1 durch Erde in 106 J. in 106 J.
Bahnen, die Erd- und Marsbahn kreuzen 2,4239 0,6762 0,1808 0,5717 0,5151 0,79 4,06 28 77 660 1,9243 0,5896 0,0200 0,4908 0,4743 0,79 3,06 30 42 51 1,9238 0,5896 0,1808 0,5268 0,4744 0,79 3,06 26 85 450 1,9244 0,5896 0,3500 0,6183 0,4743 0,79 3,06 27 130 820 1,9240 0,5896 0,8000 1,0665 0,4743 0,79 3,06 30 320 920 1,4241 0,4454 0,1808 0,4440 0,3953 0,79 2,06 36 64 250
Bahnen, die nur die Marsbahn kreuzen
2,5792 0,5735 0,1808 0,5617 0,5228 1,10 4,06 14 1600 8500 2,0791 0,4709 0,0200 0,4574 0,4531 1,10 3,06 37 880 690 2,0592 0,4852 0,1808 0,5130 0,4763 1,06 3,06 27 750 6000 2,0789 0,4709 0,1808 0,4917 0,4531 1,10 3,06 24 1700 5900 2,1192 0,4432 0,1808 0,4519 0,4043 1,18 3,06 20 2700 5700 2,1892 0,3790 0,1808 0,3779 0,3062 1,32 3,06 8 3300 6200 2,0793 0,4709 0.3500 0,5825 0,4530 1,10 3,06 10 4000 10600 1,5791 0,3033 0,1808 0,3597 0,3067 1,10 2,06 36 760 3200
Bahnen, die vom Mond ausgehen (Geschwindigkeit U)
0,0333 50 12 0,3 0,1000 45 16 5 0,2000 47 34 20 0,3000 39 60 100 0,5000 19 33 300 1,0100 0,0200 0,0200 0,0411 0,0194 66 8 0,3
Tab. 1. Lebensdauer der Meteorite mit unterschiedlichen Startelementen nach ÖPIK und ARNOLD (entnommen ARNOLD 44).
Im Gegensatz zu ÖPIK 5 hat ARNOLD 40, 44, 45 nicht die beiden übrigen Typen von Eisenmeteoriten, zei- nur die tatsächlichen Kollisionen der präsumptiven gen sehr unterschiedliche Alter zwischen 4,5 • 106 Meteorite durch die Planeten, sondern auch die Stö- (Braunau29) und 2,2 -109 Jahren (Deep rungen durch die Annäherung an letztere berück- Springs28). Man kann also nicht streng von einer sichtigt. Mit Hilfe einer Monte-Carlo-Methode konnte Verteilung der Bestrahlungsalter der Eisenmeteorite er zeigen, daß die Lebensdauer von Asteroiden oder sprechen. Dennoch bleibt die Ähnlichkeit der Werte deren Bruchstücken, die die Marsbahn kreuzen, von für die berechneten mittleren Lebensdauern und die einem Wert von ca. 7'109 Jahren (nach ÖPIK ohne gemessenen Bestrahlungsalter ein gewichtiges Argu- Berücksichtigung von Störungen) auf ca. 1 • 109 Jahre ment für die Richtigkeit des Modells. erniedrigt wird (siehe Tab. 1). Die aus diesem Modell resultierenden Werte für ANDERS 4 vertritt die Auffassung, daß die Mehr- die Lebensdauer der einzelnen Meteorite stimmen zahl aller Meteorite, vor allem der Steinmeteorite, sehr gut mit der Verteilung der Bestrahlungsalter aus den die Marsbahn kreuzenden sogenannten der Eisenmeteorite überein. Allerdings besitzt der Marsasteroiden abstammt, von denen etwas über 30 überwiegende Teil der Eisenmeteorite ein praktisch bekannt sind. Dieses Modell ist in der Tat sehr einheitliches Bestrahlungsalter. Auf diesen Umstand attraktiv. Für die Bruchstücke dieser Asteroide sind hat zunächst WÄNKE 6 hingewiesen. VOSHAGE und keinerlei Geschwindigkeitsänderungen mehr erforder- 28 HINTENBERGER fanden später, daß es nicht eine, lich, um auf Bahnen zu kommen, die die Marsbahn sondern zwei relativ nahe beieinander liegende Grup- kreuzen. Allen Bruchstücken aus irgendwelchen Kolli- pen von Alterswerten gibt, in die die Mehrzahl aller sionen wird also der erste Schritt im Modell von Oktaedrite fallen. (Die Oktaedrite machen ca. 80% ARNOLD 40' 44 erspart. Sie haben somit gegenüber den aller Eisenmeteorite aus.) Hexaedrite und Ataxite, Bruchstücken von Ringasteroiden die ganz erheblich günstigere Ausgangsposition zur Erreichung der 45 J. R. ARNOLD, The Origin of Meteorites as Small Bodies III. Vorabdruck 1964; erscheint Astrophys. J. Erde. ANDERS 4 Wie ausführt, würden Steinmeteorite Meteorite mit leichten Uredelgasen audi die kleinere Geschwindigkeitsänderung von ca.
1—3 km/s für den ersten Schritt in ARNOLDS Mo- dell 40, 44 nicht oder nur unter deutlichen Stoßmerk- Bronzit - Chondrite malen überstehen. Die Ringasteroide scheiden als Mutterkörper zumindest für die Mehrheit der Stein- meteorite aus. Gegen die Marsasteroide spricht die Tatsache, daß die Lebensdauer ihrer etwaigen Bruch- stücke noch immer um beinahe zwei Größenordnun- gen über dem gemessenen Bestrahlungsalter liegt. 0.4 0.6 0.81,0 Die Mondhypothese erhielt einen starken Stoß, als 6 8 10 20 40 60 80 100 Bestrahlingsalter in 106 Jahren die ersten exakt bestimmten Bahnelemente eines Meteoriten bekannt wurden. Für den Bronzit-Chon- Abb. 2. Bestrahlungsalter aller bisher untersuchten 127 Bron- zit-Chondrite (Fälle und Funde). Die Meßwerte wurden in drit Pribram, dessen Fall mit Hilfe einer hierzu Schritten von 10°'°5.10—8 cm3 21Ne mit einer Intervallbreite installierten Anordnung photographisch festgehalten (lg[21Ne] ±0,05) • 10—8 cm3 21Ne abgefahren. Außerdem sind die 21Ne-Werte der Meteorite mit leichten Uredelgasen geson- wurde (CEPLECHA, RAJCHL und SEHNAL46), ergab dert eingetragen. sich eine geozentrische Geschwindigkeit U von 17 km/s. Es erscheint unmöglich, in einer durch Ein- schläge verursachten Eruption derartige Geschwindig- Hypersthen - Chondrit e keiten zu erreichen.
Nach ARNOLD 44 führt jedoch für Körper, die mit geringer Geschwindigkeit U0 das Schwerefeld von Mond und Erde verlassen, die Berücksichtigung von Störungen durch die Erde zu einem Anwachsen von
U. Gegenüber den Formeln von ÖPIK 5 ergibt sich auch eine erhebliche Erhöhung der mittleren Lebens- dauer (siehe Tab. 1). Es sollte jedoch eine sehr 20 [2,Ne] in 10"*cmJ 15 20 25 30 35 40 4 5 50 55 60 große Zahl von Meteoriten mit ganz jungen Bestrah- Bestrahlungsalter in 10® Jahren lungsaltern geben. Die Abbildungen 1—4 zeigen Abb. 3. Bestrahlungsalter aller bisher untersuchten 97 Hyper- die Verteilung der gemessenen Bestrahlungsalter sthen-Chondrite (Fälle und Funde). Die Meßwerte wurden in von Bronzit- bzw. Hypersthen-Chondriten. Mehr als Schritten von 0,5-10~8cm3 21Ne mit einer Intervallbreite von 21 8 3 21 90% dieser Meteorite haben Alter über 1 Mill. Jahre. ([ Ne] ±0,5) • 10~ cm Ne abgefahren.
H ypersthen - Chondrite
Bronzit - Chondrite
0,4 0,6 0,8 1 20 40 60 80 100 Bestrahlungsalter in 10* Jahren 1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Bestrahlungsalter r 10® Jahren Abb. 4. Bestrahlungsalter aller bisher untersuchten 97 Hyper- sthen-Chondrite (Fälle und Funde). Die Meßwerte wurden in Abb. 1. Bestrahlungsalter aller bisher untersuchten 127 Bron- Schritten von 10°°5-10~8 cm3 21Ne mit einer Intervallbreite zit-Chondrite (Fälle und Funde). Die Meßwerte wurden in von (lg[21Ne] ± 0,05) • 10~8 cm3 21Ne abgefahren. Schritten von 0,5-10~8cm3 2,Ne mit einer Intervallbreite von ([21Ne] ±0,5) -lO"8 cm3 21Ne abgefahren. Das letzte große meteoritenerzeugende Ereignis liegt also mehr als 1 Mill. Jahre zurück. Die große Zahl 46 Z. CEPLECHA, J. RAJCHL U. L. SEHNAL, Bull. Astron. Inst. Czechoslov. 10, 137 [1959]. von Bruchstücken mit geringer Lebensdauer von einigen 100 000 bis zu 1 Mill. Jahre braucht man Erstere würden daher häufig in zahlreichen kleine-
daher nicht zu berücksichtigen. ARNOLD 40 hat diesem ren, letztere nur selten in einigen großen Einschlägen Umstand in einer späteren Arbeit Rechnung ge- emittiert. Obwohl man die Verteilung der Bestrah- tragen (Abb. 5, Verteilung der Lebensdauer nach lungsalter für die beiden Hauptklassen der Stein-
ARNOLD 40- 44' 45). Die Rechnungen ARNOLDS zeigen, meteorite so deuten könnte, fällt es schwer, daran zu daß die Annahme eines Mondursprungs der Stein- glauben. Wir werden hierauf später nochmals zurück- meteorite die beste Übereinstimmung zwischen den kommen. errechneten Lebensdauern und den gemessenen Be- strahlungsaltern liefert. 2. Hinweise auf die Herkunft der Chondrite aus den Außenschichten ihrer Mutterkörper -3. 78 Es gibt eine Reihe von Merkmalen, die darauf Ursprung Mond hindeuten, daß die Chondrite aus den Außenschich- ten von größeren Körpern stammen. Alle Meteorite zeigen eine mehr oder minder große Porosität (Porenvolumen 0 — 20%). Die meisten von ihnen 1- Urspring Asteroid können daher in ihrer heutigen Form keinem allzu rT 1 2 6 8 10 20 30 40 50 hohen Drude ausgesetzt gewesen sein. Der polymikte Lebensdauer in 10® Jahren Charakter vieler Chondrite deutet ebenso auf einen Abb. 5. Verteilung der Lebensdauer der Meteorite nach dem oberflächennahen Ursprung hin. Mindestens 15% Modell von ARNOLD (entnommen aus ARNOLD 40). aller Bronzit-Chondrite (19 aus etwa 125 untersuch- ten, siehe Tab. 2) enthalten zumindest in einem ANDERS 4 verneint unter Berufung auf eine theore- tische Betrachtung ÖPIKS 47 und auf Grund von Ver- Uhr- 48 Urgashaltige ZHe 27 Ne suchen von GAULT , welcher die Bildung von Ein- He zeit Bronzit- in in Lit. schlagkratern experimentell simulierte, die Möglich- des Chondrite 10-8 cm3/g 10-8cm3/g Ne keit, Mondmaterial auf die notwendige Entweich- Falles geschwindigkeit aus dem Erd-Mond-System zu be- Bielo- ~ 2000 26,2 ~ 80 18.00 70 schleunigen. Er läßt jedoch Kometeneinschläge für krynitschie Breitscheid 17900 221 81 15.45 71 diesen Mechanismus unberücksichtigt. Cangas de Onis 44000 317 139 11.00 70 Fayetteville 2250000 6720 335 11.58 72 UREY 49 favorisiert in einer kürzlich erschienenen Gütersloh 95500 151 634 20.00 70 Arbeit wiederum einen Mondursprung der Stein- Hainaut 7000 45 150 20.30 70 meteorite, hauptsächlich wegen seiner schon ein- Kilbourn 99700 245 407 17.00 70 70 gangs angeführten Argumente. Er zitiert dabei eine Nulles ~ 2500 23 ~ 110 17.30 Pantar 80200 190 420 20.45 13 50 noch unveröffentlichte Arbeit von LIN , in der ge- Pultusk 6330 23,1 274 19.00 13 zeigt wird, daß Kometeneinschläge Mondmaterial Tabor 6900 134 515 20.00 13 70 beträchtlich über die erforderliche Entweich- Timochin < 1000 ~ 1,5 — 15.00 Tysnes Island 96000 493 195 20.30 70 geschwindigkeit beschleunigen können. Weston 277000 686 404 6.30 70
ZÄHRINGER 16 hat sich in seiner letzten Arbeit auf Elm Creek 175000 526 334 Fund 17 17 Grund der Verteilung der Bestrahlungsalter der Dimmit < 1000 14,2 — Fund Cavour < 500 ~ 1,5 — Fund 17 Steinmeteorite, von denen der Großteil von ihm und Coolidge ~ 8000 — — Fund 16 16 von uns bestimmt wurde, der Argumentation Culbertson 29000 42 — Fund
ARNOLDS 40'44'45 angeschlossen und zieht einen Tab. 2. Alle bisher bekannten Bronzit-Chondrite, die leichte Mondursprung sehr ernstlich in Betracht. Er disku- Uredelgase enthalten (19 auf 127 bisher untersuchten Me- tiert die Möglichkeit, daß die Hypersthen-Chondrite teorite) . Mit Ausnahme von Fayetteville, Coolidge und Culbertson wurden sämtliche Meteorite in Mainz den oberen Schichten des Mondes entstammen, und durch HINTENBERGER und Mitarbeiter als uredelgashaltig ent- die Bronzit-Chondrite aus größeren Tiefen kommen. deckt.
47 E. J. ÖPIK, Proc. Geophysical Laboratory, 1961, Report No. 49 H. C. UREY, Science 147, 1262 [1965]. VCRL-6438. 50 S. C. LIN, unveröffentlicht (zitiert bei UREY 49). 48 D. M. GAULT, unveröffentlicht, 1964 (zitiert bei ANDERS4). Stüde größere Mengen von sogenannten Uredel- lidi. Ich hatte hierbei die Vermutung ausgesprochen, gasen, vor allem Helium und Neon mit solaren daß in beiden Fällen ein Körper von etwa der Masse Element- und Isotopenverhältnissen. Aus diesen Ur- eines größeren Asteroiden erforderlich ist, um ent- edelgasgehalten läßt sich für die Bronzit-Chondrite weder die im Raum beladenen Körner aufzusammeln, ein weiterer Hinweis auf eine Herkunft aus den oder um die losen Körner an der Oberfläche nicht Oberflächenschichten ihres Mutterkörpers ableiten. durch Einschläge zu verlieren. Dabei hatte ich auch Abb. 1 und 2 zeigen die Verteilung der Bestrah- darauf hingewiesen, daß aus diesem Grunde der lungsalter der Bronzit-Chondrite. Es sind mindestens Mond ein sehr geeigneter Körper wäre, hingegen die drei Gruppierungen deutlich zu erkennen, und zwar Marsasteroide wegen ihrer Kleinheit hierfür kaum bei etwa 2, 3, 4, 5 und 22 Mill. Jahren (Abb. 2). in Frage kämen *. Diese Gruppierungen der Bestrahlungsalter ent- Es muß zweifelsohne möglich sein, aus einer sprechen sicherlich Einzelereignissen, wobei ein Er- Staubwolke zunächst kleine Körper zu schaffen, die eignis vor etwa 4,5 Mill. Jahren etwa 50% aller durch weiteres Aufsammeln von Material schließlich heutigen Meteorite liefert. Die relativ großen Halb- Planetengröße erreichen. Das Vorhandensein unseres wertsbreiten sind durchaus verständlich, da auch die Planetensystems demonstriert diese Möglichkeit; die Bestrahlungsintensitäten in den Meteoritproben bis dabei ablaufenden Mechanismen sind jedoch noch zu einem Faktor 2 variieren, wie vor allem die Tri- weitgehend ungeklärt. Wenn der Staub zu dieser tiummessungen 8-n, aber audi Messungen anderer Zeit schon mit den Uredelgasen beladen war, so ist radioaktiver Isotope 23' 26' 27' 51-56 zeigen, welche es auch möglich, einen Körper aufzubauen, der aus durch Einwirkung der Höhenstrahlung auf die uredelgashaltigem Material besteht, unabhängig da- Meteorite gebildet werden. von, welche Größe der Körper schließlich erreicht. In Abb. 2 sind die Bestrahlungsalter der 19 be- Der Uredelgasgehalt ist jedoch stets mit einer so- kannten Bronzit-Chondrite eingetragen, die Uredel- genannten Hell-Dunkel-Struktur verbunden 59, wo- gase enthalten. Wie ersichtlich, enthält jede isolier- bei nur die dunklen Anteile Uredelgas enthalten, so- bare Altersgruppe auch Meteorite mit Uredelgas- wie auch merkliche Mengen von elementarem Kohlen- gehalt, und zwar mit etwa vergleichbaren relativen stoff (Pantar 0,4%)60, welcher die Hauptursache Häufigkeiten. für die Dunkelfärbung ist. Das uredelgashaltige Ma- Ausgehend von der Tatsache, daß die leichten terial liegt nur in sehr engen Zonen vor. Es ist mine- Uredelgase in den Bronzit-Chondriten jeweils nur in ralogisch und auch chemisch mit dem angrenzenden den äußersten Schichten der Meteoritkörner sitzen, uredelgasfreien Material fast völlig identisch. Hier- T und zw ar in allen Hauptbestandteilen (HINTEN- bei liegen entweder in dunklen Gebieten inselartige 57 BERGER, VILCSEK und WÄNKE ), sowie auf Grund helle Agglomerate oder aber helle und dunkle Zonen der solaren Zusammensetzung der Uredelgase, kam wechseln einander ab (siehe Bilder der Meteoriten 60 ich zur Überzeugung, daß die Quelle der Uredelgase Pantar bei SUESS, WÄNKE und WLOTZKA und 58 61 im Sonnenwind zu suchen ist (WÄNKE ). Die Gas- Breitscheid bei HENTSCHEL ). Häufig sind beladung der einzelnen Meteoritkörner durch den andere Stücke desselben Meteoriten uredelgasfrei. Sonnenwind kann entweder im Weltraum oder auf Hierbei wurden wohl helle uredelgasfreie Agglo- der Oberfläche eines atmosphärelosen Körpers statt- merate in loses, dunkles uredelgashaltiges Material gefunden haben. Im letzteren Fall ist natürlich eine eingebettet, bzw. es sind Zonen von hellem und ständige Umwälzung der noch losen Körner erforder- dunklem Material an den Grenzflächen sanft durch-
51 M. HONDA, S. UMEMOTO u. J. R. ARNOLD, J. Geophys. Res. 66, 58 H. WÄNKE, Z. Naturforschg. 20 a, 946 [1965]. 3541 [1961]. * ANDERS hat mich freundlicherweise darauf aufmerksam ge- 52 H. E. SUESS U. H. WÄNKE, Geochim. Cosmochim. Acta 26, macht, daß der in meiner letzten Arbeit 58 angegebene Durch- 475 [1962]. messer des größten Marsasteroiden, der einer Tabelle von 5 53 P. S. GOEL U. T. P. KOHMAN, Science 136, 875 [1962]. ÖPIK entnommen war, um etwa einen Faktor 2 zu hoch ist. 54 R. W. STOENNER, O. A. SCHAEFFER u. R. DAVIS, J. Geophys. Der richtige Durchmesser von A e t h r a beträgt nur 45 km, Res. 65, 3025 [1960]. die minimale Entweichgeschwindigkeit ist somit nur ca. 30 m/s 55 E. L. FIREMAN U. J. DEFELICE, J. Geophys. Res. 66, 3547 (und nicht wie angegeben 60 m/s). [1961]. 59 H. KÖNIG, K. KEIL, H. HINTENBERGER, F. WLOTZKA u. F. 56 R. DAVIS, R. W. STOENNER u. O. A. SCHAEFFER, in Radioactive BEGEMANN, Z. Naturforschg. 16 a, 1124 [1961]. Dating, Int. Atomic Energy Agency, Wien 1963, S. 381. 60 H. E. SUESS, H. WÄNKE U. F. WOTZKA, Geochim. Cosmochim. 57 H. HINTENBERGER, E. VILCSEK u. H. WÄNKE, Z. Naturforschg. Acta 28, 595 [1964]. 20 a, 939 [1965]. 61 H. HENTSCHEL, Geochim. Cosmochim. Acta 17, 323 [1959]. einander geraten. Die hellen inselartigen Einschlüsse und einigen anderen Elementen aber verschieden. lagen wahrscheinlich schon zum Zeitpunkt der Edel- Da man überdies keine Übergänge zwischen den bei- gasbeladung als kompakte Agglomerate vor und den Typen kennt, hat man wohl zwei verschiedene blieben deshalb frei von Uredelgas. Es gibt auch Mutterkörper für sie anzunehmen. Dies wurde unter
Stücke, die praktisch nur dunkles Material enthalten. anderem von ANDERS 4 herausgestellt. ANDERS 62 hat Es ist schwierig, sich die Genese eines Körpers mich auch darauf hingewiesen, daß die Mars- vorzustellen, der im Inneren mehrere Gebiete mit asteroide Bruchstücke größerer Körper sind, auf dieser Hell-Dunkel-Struktur enthält, deren dunkle denen eine Edelgasbeladung nach dem von mir vor- Anteile uredelgashaltig sind, der aber andererseits geschlagenen Modell doch möglich sein sollte. Eine dazwischenliegende weite Gebiete nur aus hellem solche Edelgasbeladung könnte somit prinzipiell audi uredelgasfreiem Material besitzt. auf den Protokörpern der Marsasteroide stattgefun- Ein solcher Körper wäre jedoch notwendig, um den haben. Für die Bronzit-Chondrite ist der Ur- die durch die Edelgasmessungen gefundenen Tat- edelgasgehalt samt den damit verbundenen Merk- sachen zu erklären, da, wie vorhin erwähnt, bei allen malen nach dem oben gesagten dennoch kaum erklär- Ereignissen, die Bronzit-Chondrite lieferten, stets bar. Beim Zerbrechen eines Körpers wird neue Ober- solche mit Uredelgasgehalt produziert wurden. fläche geschaffen, die dann keine Schichten mit urgas- haltigem Material besitzt. Es wäre unverständlich, Diese Parallelität wird jedoch sofort verständlich, warum jede Kollision, die Meteorite erzeugt, stets wenn man annimmt, daß die Bronzit-Chondrite von auch Bruchstücke aus den der ursprünglichen Ober- den Oberflächenschichten eines Körpers stammen, fläche nahe liegenden Zonen liefern sollte. und die Edelgasbeladung erst erfolgte, nachdem die Bildung dieses Körpers abgeschlossen, bzw. nahezu 3. Weitere Ansätze zur Ermittlung des abgeschlossen war. Der Uredelgasgehalt ist dann auf Ursprungs der Steinmeteorite das Material der obersten Schichten beschränkt, wäh- rend die etwas tieferen Schichten uredelgasfrei blei- a) Beziehungen zwischen Fallzeit und ben. Durch Einschläge werden diese beiden Schichten wahrscheinlicher Bahn bis zu einer gewissen Maximaltiefe miteinander ver- Sowohl unter den Bronzit- als auch unter den mengt. Bei jedem großen Einschlag, der zu einer Hypersthen-Chondriten gibt es viele Fälle mit einem Eruption führt, muß neben tiefer gelegenem uredel- Bestrahlungsalter von unter 5 Mill. Jahren, ja sogar gasfreien Material auf jeden Fall auch Material der einige unter 1 Million Jahren. Für diese relativ jun- oberen Schichten enthalten sein. gen Meteorite sollten, falls sie tatsächlich ihren Ur- Auf Grund der mit dem Uredelgasgehalt mancher sprung außerhalb der Erdbahn haben (Mars- oder Bronzit-Chondrite verbundenen Erscheinungen so- Ringasteroide), die Veränderungen ihrer Bahnen wie aus der Parallelität der Gruppierungen der Be- auf Grund von Störungen durch die Erde am gering- strahlungsalter von Meteoriten mit und ohne Uredel- sten sein. gasgehalt ist man nahezu gezwungen, eine Herkunft Die Bahnen dieser Meteorite müßten somit dieser Meteorite aus den äußeren Zonen eines größe- ein Perihel q = A(l — e) < 1 und ein Aphel ren Körpers anzunehmen. q' = A(l+e) > aMars = 1>52 zeigen. Während q
Bei der von ZÄHRINGER 16 entwickelten Vorstellung meistens nur wenig unterhalb 1 liegen wird (die müßte über den Schichten, deren Material der Zu- Wahrscheinlichkeit für den Einfang des Meteoriten sammensetzung der Bronzit-Chondrite entspricht, durch die Erde wächst, je mehr q gegen 1 geht; eine andere Schicht liegen, aus der die Hypersthen- schleifender Schnitt), sind für q Werte zwischen 2 Chondrite stammen. Dies wäre aber nur schwer ver- und 4 am häufigsten zu erwarten. ständlich. Leider sind bis heute nur für einen einzigen Me- Ich habe vor einiger Zeit genau das umgekehrte teoriten die genauen Werte seiner Bahnelemente be- Modell vorgeschlagen 13. Beide Vorstellungen schei- kannt. Außer für den Meteoriten Pribram16 gibt nen nicht haltbar zu sein. Bronzit- und Hypersthen- es noch für einige weitere Meteorite allerdings recht Chondrite sind einander zwar in ihrem Aufbau sehr unsichere Werte ihrer Bahnelemente, die aus visuel- ähnlich, in ihrem Gehalt an Eisen (22 bzw. 28%) len Beobachtungen stammen 63.
62 E. ANDERS, private Mitteilung. 63 E. L. KRINOV, Principles of Meteoritics, englische Uber- setzung, Pergamon Press, London 1960. Fall- Meteorit Klasse a e sin i X zeit <7 u Ux t V Uz
Pribram B 20,30 2,42 0,68 0,18 0.79 4,06 0.57 0,51 0.14 0,21 0.61 Pultusk B 19,00 1.78 0,45 0,01 0.98 2,58 0,24 0.14 0.19 0,02 0,88 Archie B 16,30 1.52 0,47 0.13 0,81 2 24 0,41 0,37 0,09 0,14 0,62 Kunashak H 8,14 1.83 0,45 0.19 1.00 2,84 0,30 0 0,19 0,23 0,86 Nikolskoje H 18,22 3,8 0,77 0,07 0,88 6,70 0,49 0,42 0,25 0,18 0,75
Tab. 3. Meteorite, von denen Angaben über ihre Bahnelemente vorliegen, x ist die Wahrscheinlichkeit dafür, daß der Meteorit nachmittags in Gebieten mit einer geographischen Breite von unter 60° fällt. (1 —x) ist demnach die Wahrscheinlichkeit dafür, daß der Meteorit vormittags in Gebieten mit einer geographischen Breite von unter 60° fällt. Gebiete mit einer geographischen Breite von mehr als 60° blieben unberücksichtigt.
In Tab. 3 sind die Bahnelemente dieser Meteorite Kommen die Meteorite jedoch vom Mond, so lie- sowie deren geozentrische Geschwindigkeitskompo- gen die Verhältnisse anders. Meteorite mit gerin- nenten aufgeführt. Aus den Werten für Ux, Uy und gen Bestrahlungsaltern müßten vor- und nachmittags
Uz wurde die Wahrscheinlichkeit x dafür beredinet, gleich verteilt sein. Es ist unschwer zu verstehen, daß daß die Ortszeit des Meteoritenfalls zwischen 12 und hier, wenn man von jungen zu immer älteren Me- 24 h liegt. Hierbei wurde von der Tatsache aus- teoriten übergeht, eine leichte Bevorzugung des Nach- gegangen, daß fast alle beobachteten Meteoritenfälle mittags auftreten sollte. in Gebieten mit einer geographischen Breite von Wir betrachten hierzu zwei vom Mond stammende unter 60° liegen. Der Einfluß des Schwerefelds der Meteorite. Die Geschwindigkeitskomponenten des Erde blieb unberücksichtigt. Wegen der ziemlich Meteoriten 1 seien hohen Werte von U bleiben die durch diese Vernach- Ux=Uy = U, = 0,l (=3 km/s); lässigung bedingten Verfälschungen klein. Alle auf- geführten Meteorite zeigen eine starke Bevorzugung die von Meteorit 2 des Nachmittags. UX=UZ = 0,1 und Uy= - 0,1. Den kleinsten z-Wert hat der Meteorit P r i b r am. Daraus errechnen sich die Bahnelemente a1 = 1,30, Auf Grund der Formeln von ÖPIK 5 ergibt sich für die Bahn dieses Meteoriten eine Lebensdauer von a2 = 0,85, ex — 0,26, e2 = 0,22, sin i1 = 0,09, sin i2 660 Mill. Jahren. Bei Berücksichtigung von Störun- = 0,11, q± = 0,96, q2 = 0,66, q± — 1,64, q2 = 1,04 gen durch die Planeten erniedrigt sie sich, wie und wir erhalten 44 ARNOLD gezeigt hat, auf einen Wert von 77 Mill. T±: T2 = a^:a2^ =1,9. Jahre. Das Bestrahlungsalter von Pribram fan- Der Meteorit mit positivem Uy hat also fast eine den wir zu ca 14 -106 Jahre. Dieser Meteorit wurde doppelt so hohe Lebensdauer wie der Meteorit 2. somit zu einem Zeitpunkt von der Erde eingefangen, Dabei haben wir jedoch die Tatsache unberücksich- als er auf einer für einen Einfang sehr ungünstigen tigt gelassen, daß 2 bereits die Venusbahn kreuzt, Bahn war. Er stellt somit vermutlich einen relativ 1 hingegen die Marsbahn. Venus hat im Vergleich seltenen Fall dar. zu Mars die wesentlich größere Masse. Kollisionen Wir können also annehmen, daß alle jungen Me- mit Venus sind daher viel häufiger als mit Mars. So- teorite, für die die Wahrscheinlichkeit einer drasti- mit erhalten wir T1:T2 = 3,1. Die Absolutwerte für schen Änderung ihrer Bahn durch die Erde noch ge- 7\ und T2 sind 28 106 und 9-106 Jahre. Diese ring ist, zu etwa 70% zwischen 12 und 24 h fallen Lebensdauern werden nach ARNOLD 40' 44 durch nahe werden, falls der Ausgangspunkt ihrer Bahn weit Vorbeigänge an den Planeten stark verändert. Ein außerhalb der Erdbahn liegt. Mit zunehmender Le- kleiner Unterschied sollte jedoch erhalten bleiben, bensdauer werden Bahnänderungen durch die Erde d. h. die Meteorite mit positivem Uy, deren Mehr- mehr und mehr wirksam, und die Bevorzugung des heit zwischen 12 und 24 h fallen wird, sollten eine Nachmittags verschwindet. Unter den Vormittagsfäl- etwas größere Zahl von Fällen mit hohen Bestrah- len müßten somit Meteorite mit geringen Bestrah- lungsaitern aufweisen als diejenigen mit negativem lungsaltern im Vergleich zu den Nachmittagsfällen Uy, welche bevorzugt vormittags fallen. Eine genaue seltener sein. Berechnung dieses Effektes ist nur auf der Basis des von ARNOLD verwendeten Verfahrens möglich. Da die zu können. Bei dem Großteil der Meteorite, für die beiden möglichen Ursprungsorte also gerade eine Edelgasmessungen vorliegen, handelt es sich nicht gegenteilige Abhängigkeit der Bestrahlungsalter von um beobachtete Fälle, sondern um Funde. Weniger der Fallzeit bedingen, sollte hiermit eine Entschei- als ein Drittel aller Fälle von Steinmeteoriten liegt dung über die Herkunft der Steinmeteorite möglich in der Zeit zwischen 0 und 12 h. Bei den gegenüber sein. den Hypersthen-Chondriten etwas selteneren Bronzit- Chondriten waren die Meßdaten besonders spärlich. a) Vergleich mit den gemessenen Bestrahlungsaitern Zunächst mußten wir uns also bemühen, eine Die Anzahl der gemessenen Bestrahlungsalter so- größere Zahl geeigneter Meteorite aus Museen und wohl von Bronzit- als auch von Hypersthen-Chondri- sonstigen Sammlungen zu erhalten. Erfreulicher- ten war zunächst viel zu gering, um daraus irgend- weise war die Antwort der meisten Kuratoren der welche Aussagen der vorhin erwähnten Art ableiten Sammlungen, die ich um Meteoritproben gebeten
Uhr- Uhr- Uhr- Uhr- zeit Name des zeit Name des zeit. Name des zeit Name des Nr. Nr. Nr. Nr. des Meteoriten des Meteoriten des Meteoriten des Meteoriten Falles Falles Falles Falles
1 0.00 Sena 39+ Udipi 78 Monroe 115 Gopalpur 2 0.15 Ohaba 40+ 10.30 Guarena 79+ Timochin 116+ Salles 3 1.00 Ambapur 41+ Kerilis 80 Tromy 117 18.20 Gumosehnik Nagla 42 Slavetic 81+ 15.30 Beaver Creek 118 18.22 Fenghsien-ku 4 Borodino 43+ 11.00 Cangas de 82+ Grüneberg 119+ 18.30 Blansko 5+ 1.47 Beddgelert Onis 83+ Killeter 120+ Tirupati 6+ 2.00 Zhovtnevyi 44 Cosina 84 Mißhof 121 18.49 Vengerova 7+ 2.30 Quenggouk 45 Mottadi Conti 85 St. Germain- 122+ 19.00 Dokachi 8+ 3.00 Malotas 46 Ogi du-Pinel 123 Dundrum 9 Nikolaevka 47+ Sitathali 86+ Wessely 124+ Pultusk 10+ 4.30 Djati- 48+ 11.15 Merua 87 Zsadany 125 Utzenstorf Pengilon 49 11.30 Gross-Divina 88+ 15.45 Breitscheid 126+ 19.30 Miller 11+ 5.00 Cross-Roads 1 50 11.45 Alessandria 89 Seldebourak 127+ Nadiabondi 12+ Kesen 51 Lumpkin 90 16.00 Alexan- 128 19.34 Ichkala 13+ Macau 52+ 11.58 Fayetteville drovsky 129 19.45 Hedeskoga 14+ 5.30 Takenouchi 53 12.00 Agen 91+ Bath 130+ 20.00 Florence 15+ 6.30 Weston 54 Butsura 92 Cronstad 131+ Gütersloh 16+ 6.45 Favars 55 Feid Chair 93+ Erxleben 132+ Laborel 17+ 7.00 Assisi 56 Jamkheir 94 Lillaverke 133 Leighton 18 Epinal 57 Nanjemoy 95J" Plantersville 134+ Queens 19 Hungen 58 Supuhee 96+ Trenzano Mercy 20+ Muddoor 59+ 12.15 Eichstädt 97+ Yonozu 135+ 20.00 Tabor 21+ 7.12 Ekeby 60 12.30 Hessle 98+ 16.30 Archie 136+ Toulouse 22 7.30 Bethlehem 61 Menow 99 Chail 137+ 20.30 Hainaut 23+ Cereseto 62 Torrington 100 Phum Sambo 138+ LanQon 24 Isthilart 63 12.45 Glasatovo 1 101+ Tomatlan 139 Pokhra 25+ 8.00 Akbarpur 64 13.00 Luponnas ! 102+ 16.30 Yatoor 140+ Pribram 26+ Allegan 65+ Ochansk 103+ 16.45 Ehole 141+ Tysnes 27+ Bur-Gheluai 66+ 13.30 Canellas 104 Klein- Island 28+ Charwallas 67 Charsonville Wenden 142+ 20.45 Pantar 29+ Zebrak 68 Collescipoli 105 Nassirah 143+ Rochester 30+ 8.15 Searsmont 69 14.00 De Cewsville 106+ 17.00 Doroninsk 144+ 20.56 Dresden 31+ 8.30 Ranchapur 70+ Forsbach 107+ Kilbourn 145 21.00 Tjabe 32 9.00 Benld 71+ 14.30 Castalia 108+ Moti-ka- 146+ 22.00 Kernouve 33 Khetri 72 Mjellheim nagla 147+ Richardton 34+ Limerick 73 Pirthalla 109+ Naoki 148 23.00 Sindhri 35 9.00 Vernon 74 15.00 Bishunpur 110 17.05 Valdavur 149+ Rose City County 75+ Cape 111+ 17.15 Forest City 150+ 23.30 Beardsley 36+ 9.15 Simmern Girardeau 112+ 17.30 Lixna 151 La Colina 37 9.40 WitklipFarm 76 Donga 113+ Nulles 152 Ställdalen 38+ 10.00 Uberaba Kohrod 114+ 18.00 Bielokry- 77+ Forest Vale nitschie
Tab. 4. Bronzit-Chondrite, deren Fall beobachtet wurde. Klassifizierung im wesentlichen nach MASON 64, Fallzeit nach PRIOR und HEY 65. Meteorite, von denen Angaben über das Bestrahlungsalter vorliegen, sind mit + bezeichnet. Uhr- Uhr- Uhr- Uhr- zeit Name des zeit Name des zeit Name des zeit Name des Nr. Nr. Nr. Nr. des Meteoriten des Meteoriten des Meteoriten des Meteoriten Falles Falles Falles Falles
501+ 0.06 Bruderheim 547 Honolulu 590 14.28 Tane 635 Danville 502 0.30 Deal 548 Lalitpur 591 14.30 Lavren- 636+ Knvahinya 503+ 2.00 Chantonnay 549 11.00 Kuleschovk tievka 637 Les Ormes 504 2.30 Sauguis 550 Sultanpur 592 Mern 638 Stavropol 505 4.00 Castine 551 11.30 Aumale 593 Sinai 639 17.30 Kuznetzovo 506+ 4.10 Monze 552 Jackals- 594+ 14.45 Marion 640 17.35 Atarra 507 4.45 Nerft fontein 595 St. Caprais- 641+ 17.45 Forksville 508+ 4.48 Paragould 553 Mirzapur de-Quinsac 642 Oviedo 509 5.00 Kusiali 554 Tourinnes- 596+ 15.00 Alfianello 643 18.00 Banswal 510 5.15 Orvinio la-Grosse 597 Borkut 644 Bhagur 511+ 5.24 Khmelevka 555 12.00 Bachmut 598 Jhung 645 Futtehpur 512 5.44 Gifu 556+ Chanda- 599 Kharkov 646+ Pervomaisky 513 6.00 Trysil kapur 600+ 15.00 Kyushu 647+ 18.20 Colby 514 6.15 Black 557 Durala 601 Le Pressoir (Wiscon- Moshan- 558 La Becasse 602 Mhow sin) nan Park 559+ Mooresfort 603 Milena 648 18.30 Krähenberg 515+ Cabezo de 560 Nan Yang 604 Oterov 649+ Ramsdorf Mayo Pao 605 Pnompehn 650 Moorleah 516+ 6.30 Großlieben- 561+ Parnallee 606 Rakovka 651 18.45 Bath thal 562 Segowlie 607 Renca Furnace 517+ 7.00 Dolgovoli 563 Shytal 608+ Saratov 652+ 19.00 Leedey 518 Git-Git 564 Tennasilm 609 Tuan Tue 653+ 19.15 Holbrook 519 Kagarlyk 565 12.45 Cranganore 610 15.30 Demina 654+ Narellan 520+ Kuttippu- 566+ New 611 Forsyth 655 19.25 Kendieton ram Concord 612+ Lissa 656+ St. Michel 520 a+ Warrenton 567 13.00 Ashdon 613 Little Piney 657 19.30 Girgenti 521 7.30 Andover 568+ Farmington 614 Oesel 658 Launton 522+ Ausson 569 Fukutomi 615 Wold 659 19.45 Meuselbach 523+ Buschhof 570 Kamsagar Cottage 660 20.00 Berlan- 524 Lesves 571 Karkh 616 15.35 Middles- guillas 525 7.45 Zomba 572+ Khohar 1 brough 661 Linum 526 8.00 Bherai 573+ L'Aigle 617 15.45 Beyrout 662+ Shelburne 527 Kakowa 574 Mascombes 618 16.00 Bori 663 Utrecht 528 Mulletiwu 575 Tilden 619 Cynthiana 664 20.15 Angers 529+ Pohlitz 576 13.15 Strathmore 620 Drake Creek 665 20.30 Lundsgard 530 Reliegos 577+ 13.30 Chateau - 621 Fisher 666 20.30 Rio Negro 531+ Wittekrantz Renard 622 Harrison 667 20.45 Kaptal-Aryk 532+ 8.30 Richmond 578 Ryechki County 668+ 20.56 Mezel 533+ 9.00 Baxter 579 13.40 Pavlodar 623 Lua 669 21.00 Aumieres 534 9.00 Karewar 580+ 13.45 Kiel 624+ Mauer- 670 Barbotan 535 9.15 Monte 581 14.00 Chervettaz kirchen 671 Leonovka Milone 582 Hallingeberg 625+ Mocs 672+ 21.30 Modoc 536 9.30 Madrid 583 Krasnoi- 626 Schellin 673 Tomakovka 537+ Mount Ugol 627 16.30 Diep River 674+ 21.33 Zemait- Browne 584 Kukschin 628 Luce kiemis 538 Ojuelos 585 Leeuwfon- 629+ Mezö- 675+ 22.15 Homestead Altos tein Madaras 676+ 22.30 Bj urböle 539+ Santa Isabel 586 Plosch- 630 Zabrodie 677 Blanket 540 Vishnupur kovitz 631 16.45 St. Denis- 678+ Harleton 541 10.00 Baroti 587 Rieh Westrem 679 Tad j era 542 Rangala Mountain 632 17.00 Aztec 680 Tjerebon 543 Valdinizza 588 Schönenberg 633 17.00 Bremervörde 681 23.00 Perpeti 544 10.30 Apt 589+ 14.15 Dhurmsala 634 Dandapur 682 Vouille 545 Zavid 683+ 23.45 Sevrukovo 546 Crumlin
Tab. 5. Hypersthen-Chondrite, deren Fall beobachtet wurde. Klassifizierung nach MASON 64, Fallzeit nach PRIOR und HEY 65. Meteorite, von denen Angaben über das Bestrahlungsalter vorliegen, sind mit + bezeichnet. hatte, sehr positiv. Ohne das Verständnis und die fizierungen waren wir nur an solchen Meteoriten Unterstützung dieser Herren wäre diese Arbeit un- interessiert, die von MASON 64 in seiner überaus möglich gewesen. Wegen der häufigen Fehlklassi- 64 B. MASON, Geodiim. Cosmochim. Acta 27, 1011 [1963]. wichtigen Arbeit untersucht worden waren. Auch in hier könnte allerdings durch weitere Messungen das den Tabellen 4 und 5 haben wir im wesentlichen nur Gewicht unserer Aussage noch verbessert werden. solche Meteorite aufgeführt, und zwar geordnet nach Die für das diskutierte Problem interessierenden der Fallzeit. Insgesamt konnten wir 152 Bronzit- Ergebnisse sind zusammen mit allen anderen in der Chondrite und 183 Hypersthen-Chondrite aufneh- Literatur vorliegenden Meßdaten in Abb. 1—4 so- men. Zunächst haben wir uns in unseren Bemühun- wie 6 — 7 zusammengestellt. Die ausführlichen Daten gen auf die Bronzit-Chondrite konzentriert. Es ge- der Edelgasmessungen werden in einer Arbeit von 70 lang, Proben von über 75 Bronzit-Chondriten zu be- HINTENBERGER, SCHULTZ und WÄNKE in Kürze mit- kommen, von denen bisher noch keine Messungen geteilt werden. des Bestrahlungsalters bekannt wurden. Somit liegen Es sind stets nur 21Ne-Bestrahlungsalter an- nun die Daten von etwa 60% aller Fälle der Bronzit- geführt, da vor allem bei den Bronzit-Chondriten Chondrite vor, so daß eine wesentliche Verbesserung das 3He in mehreren Fällen Diffusionsverluste zeigt, der Statistik nicht mehr zu erwarten ist. Neben Bron- und außerdem 3He bei den meisten uredelgas- zit-Chondriten haben wir vor allem zwischen 0 und haltigen Meteoriten nicht angebbar ist. 12 h gefallene Hypersthen-Chondrite untersucht; — Als Produktionsrate für 21Ne wurde ein Wert von 0,4'10-8cm3 in 106 Jahren gewählt. Damit ist ein direkter Vergleich mit den meistens allein angegebe- nen 3He-Altern möglich. Die früher von uns ver- wendete 21Ne-Produktionsrate von 0,324, die aus Messungen von 22Na abgeleitet wurde, liefert ent- sprechend höhere Bestrahlungsalter 13'15,17. Auf Grund der neuen Messungen der Bestrah- lungsalter von Hypersthen-Chondriten, die vor- mittags gefallen waren, zeigte sich bald ein auffallen- der Unterschied gegenüber den Bestrahlungsaltern der nachmittags gefallenen Meteorite. Während bei den letzteren etwa ebensoviele Meteorite Bestrah- lungsalter unter 107 Jahren besitzen als darüber, Abb. 6. 21Ne-Bestrahlungsalter aller bisher untersuchten Bron- (15 und 17), lauten die entsprechenden Zahlen für zit-Chondrite und deren lokale Fallzeit. Die überwiegende die „Vormittagsfälle" 4 und 15. Mehrheit aller eingetragenen Meteorite wurde in Mainz durch HINTENBERGER et al. gemessen. Ein großer Teil der Angaben Unterschiede in der zeitlichen Verteilung der Be- entstammt einer noch unveröffentlichten Arbeit von HINTEN- strahlungsalter der Bronzit-Chondrite zeigten sich 70 BERGER, SCHULTZ und WÄNKE . nur in geringem Maße. Aus diesem Grund waren wir bemüht, eine große Anzahl von Meteoriten die- ser Klasse zu analysieren.
4. Diskussion
Der Unterschied in der fallzeitlichen Verteilung der Alterswerte zwischen Bronzit- und Hypersthen- Chondriten ist frappierend. Junge Hypersthen-Chon- drite sind unter den Vormittagsfällen selten. Eine sehr gute Illustration hierzu liefern die Abb. 7 und 9 sowie Tab. 6. Was die Hypersthen-Chondrite anbelangt, können wir auf Grund der Ergebnisse der Messungen der Abb. 7. 21Ne-Bestrahlungsalter aller bisher untersuchten Hy- persthen-Chondrite und deren lokale Fallzeit. Die Mehrheit Bestrahlungsalter im Zusammenhang mit den im aller eingetragenen Meteorite wurde in Mainz durch HINTEN- Abschnitt 3 a angeführten Überlegungen schließen, BERGER et al. gemessen. Ein Teil der Angaben entstammt einer daß ein Mondursprung beinahe mit Sicherheit aus- noch unveröffentlichten Arbeit von HINTENBERGER, SCHULTZ und WÄNKE 70. zuschließen ist. Mittelwerte 7 Meteorite 4 7 10 J. < T 7 21Ne Fallzeit T < 10 J. T > 2 • 10 J. mit leichten 3 Hemd, < 2 • 107 J. He Uredelgasen in Alter 21Ne 10~8 cm3/g in 106 J.
Bronzit- 0-24 53 14 18 14 5,01 1195 11,4 Chondrite 0-12 20 6 5 3 4,79 1010 9.8 12-24 32 8 13 11 5,15 1290 12,4 Funde u. Fälle o. Z. 29 4 8 5 4,60 948 10,8
Hypersthen- 0-24 20 13 19 5.34 657 15,7 Chondrite 0-12 4 7 8 5,31 680 18,1 12-24 16 6 11 5.35 642 14.3 Funde u. Fälle o. Z. 17 20 9 5,01 453 13.4
Tab. 6. Verteilung der Bestrahlungsalter von Bronzit- und Hypersthen-Chondriten getrennt nach Vormittags- und Nachmittags- fällen. Bei den Hypersthen-Chondriten sind Meteorite mit kleinen Bestrahlungsaltern unter den Vormittagsfällen selten; hin- gegen ist bei den Bronzit-Chondriten mit hohen Bestrahlungsaltern eine leichte Bevorzugung des Nachmittags erkennbar. Diese Tendenz ist auch aus den Mittelwerten der 21Ne-Bestrahlungsalter erkennbar. Die Vormittagsfälle der Bronzit-Chondrite zeigen einen deutlich niedrigeren Mittelwert des 3He/21Ne-Verhältnisses sowie des Gehalts an 4Herad • Letzteres deutet auf Diffusions- verluste, die durch eine größere Annäherung an die Sonne bedingt sind, hin. Alle Funde zeigen deutliche Verluste von radiogenem und spallogenem Helium.
Durch die auffallende Seltenheit von jungen Vor- Bronzit -Chondrite mittagsfällen, wie wir sie unter der Voraussetzung eines außerhalb der Erdbahn liegenden Mutter- körpers postuliert hatten, scheint auch die Richtig- keit der angestellten Überlegungen bestätigt. Unter den Vormittagsfällen der -untersuchten Bronzit-Chondrite fand sich eine etwas kleinere Zahl
Bronzit-Chondrite
12 16 20 24 28 a in 10"'cm3
Hypersthen-Chondrite
20 24 28 o in 10"'cm3