Neues Mineral in Meteorit vom Mond entdeckt

Das Hochdruck-Mineral Donwilhelmsite ist für das Verständnis des inneren Aufbaus der Erde von Bedeutung.

Ein europäisches Forschungsteam hat im Mondmeteoriten Oued Awlitis 001 ein neues Hochdruck-Mineral namens Donwilhelmsite [CaAl4Si2O11] entdeckt. Über das neue Mineral berichten Jörg Fritz vom Zentrum für Rieskrater und Impaktforschung Nördlingen und seine Mitstreiterinnen und Mitstreiter vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ in Potsdam, dem Museum für Naturkunde in Berlin, dem Natural History Museum in Wien, dem Institute of Physics of the Czech Academy of Science, dem Natural History Museum in Oslo, der University of Manchester und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR im Fachjournal „American Mineralogist“.

Zusätzlich zu den 382 Kilogramm Gesteinen und Regolith, welche durch die Apollo- und Luna-Weltraummissionen auf die Erde gebracht wurden, liefern insbesondere die Mondmeteorite wichtige Hinweise zur Entstehung und Entwicklung des Mondes. Wenn sich Einschlagskrater auf dem Mond bilden, werden Gesteine von der Oberfläche in den Weltraum geschleudert. Einige davon landen später als Mondmeteorite auf der Erde.

Bei diesen Einschlägen treten extreme physikalischen Bedingungen auf. Innerhalb des Mondgesteins schmelzen mikroskopisch kleine Bereiche auf. Diese winzigen Schmelzzonen sind von großer Bedeutung, weil dort, für den Bruchteil einer Sekunde, Druck- und Temperaturbedingungen auftreten, wie sie auch im Inneren der Erde herrschen. In diesen natürlichen Schmelztiegeln entstehen Minerale, die ansonsten für die Wissenschaft unerreichbar im Erdinneren verborgen sind. Minerale wie Wadsleyite, Ringwoodite und Bridgmanite bilden große Teile des Erdmantels. Ihre künstliche Erzeugung gelang erst mit Hochdruckexperimenten. Als natürliche Minerale wurden sie in Meteoriten gefunden und benannt.

Das neue Mineral Donwilhelmsite besteht aus Kalzium, Aluminium, Silizium und Sauerstoff Atomen, und ist damit das erste Hochdruckmineral in Meteoriten mit Bedeutung für sogenannte subduzierte terrestrische Sedimente. Gefunden wurde Donwilhlemsite in winzigen Schmelzzonen des Mondmeteoriten Oued Awilits 001. Der 2014 in der West-Sahara entdeckte Mondmeteorit hat chemische Ähnlichkeiten mit den Gesteinen unserer Kontinente. Sedimente dieser Kontinente werden durch Wind und Flüsse in die Ozeane getragen und durch Plattentektonik zusammen mit der dichten ozeanischen Kruste tief in den Erdmantel gezogen. Mit steigendem Druck und Temperatur wandeln sich die Minerale in dichtere Minerale um. Der neu entdeckte Donwilhelmsite entsteht in einer Tiefe von 460 bis 700 Kilometern. Im Gesteinszyklus der Erde ist Donwilhelmsite wichtig für den Transport kontinentaler Sedimente durch die Übergangszone vom oberen in den unteren Erdmantel.

Eine pan-europäische Zusammenarbeit war nötig um den Mondmeteoriten zu organisieren, das neue Mineral zu entdecken, die wissenschaftliche Bedeutung zu verstehen, und die Kristallstruktur der winzigen, ein tausendstel Millimeter breiten Kristalle genau zu vermessen. „Am GFZ haben wir mit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie mikrostrukturelle Aspekte der Proben untersucht“, sagt Richard Wirth aus der Sektion „Grenzflächen-Geochemie“. „Unsere Untersuchungen und die Kristallstrukturanalysen der Kolleginnen und Kollegen aus Tschechien unterstreichen einmal mehr die Bedeutung der Transmissionselektronenmikroskopie in den Geowissenschaften.“

Das neue Mineral wurde nach dem Amerikanischen Mondforscher Don E. Wilhelms benannt. Er war Teil der Apollo-Missionen, die die ersten Gesteine vom Mond zu Erde brachten. Teile des Mondmeteoriten Oued Awlitis 001 wurden durch die Crowdfunding Aktion „Help us to get the Moon“ erworben und sind im Naturhistorischen Museum in Wien ausgestellt.

Bildmaterial:

BU_de:
Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des neuen Minerals. Im Mondmeteoriten Oued Awlitis 001. (Foto: Museum für Naturkunde Berlin, Ansgar Greshake)

Link: https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/pm/20/11377_Rasterelektronenmikroskopie-Donw…

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Elektronenbeugungsbild aus einer Raumrichtung, und ein Modell der Dreidimensionalen Kristallstruktur von Donwilhelmsite. (Foto: Institute of Physics of the Czech Academy of Science, Mariana Klementova)
Link: https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/pm/20/11375_Donwilhelmsite-Beugungsbild+Stru…

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Teile des Mondmeteoriten Oued Awlitis 001 erworben vom Naturhistorischen Museum (NHM) in Wien, und in dem das neue Mineral entdeckt wurde. Das größte Stück ist im NHM Wien ausgestellt. (Foto: NHM Wien, Ludovic Ferrière)

Link: https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/pm/20/11376_Fragments%20of%20the%20Oued%20Aw…

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Richard Wirth
Grenzflächen-Geochemie
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg
14473 Potsdam
Tel: +49 331 288 1371
E-mail: richard.wirth@gfz-potsdam.de

Originalpublikation:

Originalstudie:
Fritz, J., Greshake, A., Klementova, M., Wirth, R., Palatinus L. L. , Trønnes, R. G., Assis Fernandes, V., Böttger, U., Ferrière, L, 2020. American Mineralogist. Donwilhelmsite, [CaAl4Si2O11], a new lunar high-pressure Ca-Al-silicate with relevance for subducted terrestrial sediments. DOI: 10.2138/am-2020-7393
https://doi.org/10.2138/am-2020-7393