So sieht ein Meteoriteneinschlag im Labor aus

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DESY Deutsches Elektronen- Synchrotron

Proben mit 80.000-fachem Atmosphärendruck zusammengepresst

Die Proben wurden auf einen Druck von bis zu 80 Gigapascal zusammengepresst, das entspricht dem 80.000-fachen Atmosphärendruck. „In unseren Experimenten haben wir Gasdruck- und Aktuator-gesteuerte Diamantstempelzellen verwendet, um die Proben schnell zusammenzudrücken, während wir fortlaufend Röntgenbeugungsmuster aufgezeichnet haben“, erläutert Hauptautorin Melissa Sims von der Stony-Brook-Universität. „Das hat uns ermöglicht, Änderungen der atomaren Struktur über den gesamten Zyklus der Kompression und Dekompression zu verfolgen und nicht nur zum Start und zum Ende des Versuchs wie in früheren, so genannten Recovery-Experimenten.“

Das Team konnte auf diese Weise die Amorphisierung von Albit und Anorthit bei verschiedenen Kompressionsraten von 0,1 Gigapascal pro Sekunde bis 81 Gigapascal pro Sekunde bestimmen. „Die Ergebnisse zeigen, dass der Übergang zur Amorphisierung der Mineralien bei sehr verschiedenen Drücken geschieht, abhängig von der Kompressionsrate“, berichtet Ehm. „Eine höhere Kompressionsrate führt dabei zu einem geringeren Amorphisierungsdruck.“ So wurde Albit bei der niedrigsten Kompressionsrate erst bei einem Druck von 31,5 Gigapascal komplett amorph, bei der höchsten Kompressionsrate dagegen schon bei etwa dem halben Druck, 16,5 Gigapascal.

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Verhalten der Mineralien noch genauer untersuchen

„Aus diesem Grund ist die Amorphisierung von Plagioklas-Mineralien nicht unbedingt ein eindeutiger Standard um die charakteristischen Bedingungen von Spitzendruck und -temperatur während eines Meteoriteneinschlags zu ermitteln“, erläutert Ehm. Weitere Untersuchungen sollen nun das Verhalten dieser Mineralien in noch größerem Detail durchleuchten und klären, ob und wie sich die Einschlagbedingungen gegen die innere Struktur von Gesteinsmaterialien eichen lassen.

An der Untersuchung waren ForscherInnen der Stony-Broook-Universität - darunter Mitglieder des Teams „Remote, In Situ and Synchrotron Studies for Science and Exploration“ (RIS4E), Teil des Solar System Exploration Research Virtual Institute (SSERVI) der US-Raumfahrtbehörde NASA -, von DESY und European XFEL, vom Argonne National Laboratory, der Goethe-Universität Frankfurt, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und vom Brookhaven National Laboratory beteiligt.

Originalpublikation: M. Sims, S.J. Jaret, E.-R. Carl, B. Rhymer, N. Schrodt, V. Mohrholz, J. Smith, Z. Konôpková, H.-P. Liermann, T.D. Glotch, L. Ehm: Pressure-induced amorphization in plagioclase feldspars: A time-resolved powder diffraction study during rapid compression; Earth and Planetary Science Letters“, 517, 166-1742019, DOI: 10.1016/j.epsl.2018.11.038 (online vorab veröffentlicht)

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