Weltraumverwitterung

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Weltraumverwitterung (auch Weltraum-Erosion genannt) beschreibt die Veränderung der Oberfläche von atmosphärenlosen planetaren Festkörpern wie Asteroiden, Monden und Planeten im Weltraum durch Einwirkung von Sternwinden (im Sonnensystem des Sonnenwinds), der kosmischen Strahlung, durch den Einschlag von Meteoriten und Mikrometeoriten sowie durch thermischen Stress. Die Weltraumverwitterung ändert die chemischen und physikalischen Eigenschaften der planetaren Oberfläche und führt z.B. zum Phase Reddening, mit dessen Hilfe das Expositions-Alter bestimmt werden kann.

Prozesse[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Teilprozesse der Weltraumverwitterung

Zur Weltraumverwitterung tragen bei:

  • Bei atmosphärenlosen planetaren Körpern kommt es zu thermischen Stress zwischen der beleuchteten Tag- und unbeleuchteten Nachtseite von Gesteinskörpern beliebiger Größe. Durch sich ausbreitenden Risse zerfallen alle Mineralien langfristig zu Staubteilchen (Regolith) mit einer Größe von 0,1 mm.
  • Die UV- und Röntgenstrahlung der Sonne ionisiert und verändert die chemische Zusammensetzung der Oberfläche. Organische Verbindungen auf Asteroiden werden z.B. zu einer Art von Bitumen reduziert, was zu einem geringem Albedo und einer Verschiebung des Farbindex ins Rote führt. Diese Reaktionen werden auch durch die Gammastrahlung der kosmischen Strahlung verursacht.
  • Elektrisch geladene Teilchen des Sonnenwinds sowie Ionen aus der kosmischen Strahlung führen zum Sputtering, bei dem Atome aus dem Festkörper bis auf Fluchtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Auch hochenergetische Teilchen aus der kosmischen Strahlung haben den gleichen Effekt.
  • Der Einschlag von Mikro-Meteoriten führt zu einem Verdampfen des Meteoriten und des Regoliths. Zurück bleiben an der Oberfläche überwiegend die schwersten Atome, insbesondere Eisens. Eisen kann im Mond- und Metoritenstaub in Form einer Nanophase und auch spektroskopisch nachgewiesen werden.[1]

Verjüngung der Oberfläche[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Auf den Oberflächen von Asteroiden und Monden sind helle Flecken nachgewiesen worden. Diese werden durch Umlagerung des Regoliths verursacht z. B. durch den Einschlag von Meteoriten sowie durch Rutschungen. Bei Asteroiden führt der YORP-Effekt zu einer Beschleunigung der Rotation bis an die Fliehkraftgrenze. Dies führt zu einer Verlagerung des Staubs und zur Freilegung von nicht exponierten Stellen. Diese Phänomene machen eine Altersbestimmung bei nicht aufgelösten Oberflächen planetarer Körper schwierig. Eine Verjüngung der Oberfläche eines Asteroiden kann auch durch ein Beben (seismic shaking) aufgrund einer nahen Begegnung an einem Planeten verursacht werden. Dies gilt als die Ursache für die seltene Klasse Q der Asteroiden.

Das S-Typ/gewöhnliche Chondrite - Rätsel[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Fast 80 % der Meteoroiden gehören zur Klasse der gewöhnliche Chondriten. Deren Spektrum unterscheidet sich deutlich von dem der häufigsten Klasse der Asteroiden vom Typ S und den verwandten Untertypen, die alle überwiegend aus Silikaten bestehen wie die gewöhnliche Chondriten. Diese fehlende Übereinstimmung wurde als das S-Typ/gewöhnliche Chondrite - Rätsel (engl. S-type--Ordinary chondrites conundrum) bezeichnet. Inzwischen gilt das Rätsel als gelöst und verursacht durch die Weltraumverwitterung. Beim Eintritt in die Erdatmosphäre kommt es zu einer Ablation, wodurch die veränderte Oberfläche abgetragen wird und die von der Verwitterung unbeeinflusste Oberfläche freigelegt wird. Die S-Typ Asteroiden sind also gewöhnliche Chondriten mit einer verwitterten Oberfläche verursacht von der Weltraumverwitterung.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • S.E. Schröder, H.U. Keller, S. Mottola, F. Scholten, F. Preusker, K.-D. Matz, S. Hviid: Variegation and space weathering on asteroid 21 Lutetia. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2017, arxiv:1701.00943v1.
  • Pierre Vernazza, Brigitte Zanda, Tomoki Nakamura, Edward Scott, Sara Russell: The Formation and Evolution of Ordinary Chondrite Parent Bodies. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2016, arxiv:1611.08734v1.
  • Heather M. Kaluna, Joseph R. Masiero, Karen J. Meech: Space Weathering Trends Among Carbonaceous Asteroids. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2015, arxiv:1509.01632v1.
  • D. I. Shestopalov, L. F. Golubeva, E. A. Cloutis: Space weathering of asteroids. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arxiv:1211.6275v1.
  • S. Marchi et al.: On the puzzle of space weathering alteration of basaltic asteroids. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2010, arxiv:1009.0179v1.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Abhijit Basu: Nanophase Fe0 in lunar soils, Journal of Earth System Science, Juni 2005