In der abgelegenen Wüste Westägyptens, nahe der libyschen Grenze, liegen Hinweise auf eine uralte kosmische Katastrophe.
Libysches Wüstenglas ist der Name für Fragmente von kanariengelbem Glas, die über Hunderte von Kilometern zwischen riesigen Sanddünen verstreut gefunden wurden.
Das Interesse an libyschem Wüstenglas reicht mehr als 3.000 Jahre zurück. Unter den Gegenständen, die aus der Grabkammer von König Tut geborgen wurden, befindet sich ein mit Gold und Juwelen besetzter Brustpanzer. In der Mitte sitzt ein wunderschöner Skarabäuskäfer, der aus libyschem Wüstenglas geschnitzt wurde.
Libysches Wüstenglas – roh und geschnitzt – ist heute leicht erhältlich, aber wie sich das Glas gebildet hat, hat Wissenschaftler lange verwirrt.
Unsere Forschung hat die Antwort gefunden.
Die Hitze ist an
Studien zeigen, dass sich das libysche Wüstenglas vor etwa 29 Millionen Jahren gebildet hat. Das Glas ist fast reines Siliciumdioxid, das Temperaturen über 1.600 ℃ benötigt, um sich zu bilden, und das ist heißer als jedes magmatische Gestein auf der Erde.
Kredit: Aaron J Cavosie
Aber nur wenige mineralische Relikte überlebten von dem, was das Schmelzen verursachte. Innerhalb des Glases sind seltene Vorkommen von Hochtemperatur-Mineralien, einschließlich einer Form von Quarz namens Cristobalit.
Es gibt auch Körner des Minerals Zirkon, obwohl die meisten reagiert haben, um ein Höhertemperaturmineral namens Zirkonoxid zu bilden.
Ideen darüber, wie sich das Glas gebildet hat, umfassen das Schmelzen während des Meteoriteneinschlags oder das Schmelzen, das durch einen Luftstoß eines Asteroiden oder eines anderen Objekts verursacht wird, das hoch in der Erdatmosphäre verbrennt.
Trotz vieler Studien war der definitive Beweis, welcher Ursprung korrekt ist, bisher schwer zu finden.
Ein Problem ist, dass kein Einschlagkrater von irgendeinem Objekt, das in der Gegend auf den Boden trifft, als Quelle des Glases identifiziert wurde. Ein weiterer Grund war der Mangel an Beweisen für Schäden durch Hochdruckstoßwellen, die durch einen Aufprall verursacht wurden.
Evidence of impact
Unsere Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift Geology, berichtet über die ersten Beweise für Hochdruckschäden, die das Glas zeigen, das sich während eines Meteoriteneinschlags gebildet hat.
Meteoriteneinschläge und Luftausbrüche sind beides katastrophale Ereignisse. Große Meteoriteneinschläge, wie der, der die Dinosaurier vor mehr als 65 Millionen Jahren tötete, sind selten.
Aber Luftausbrüche treten häufiger auf. Ein Luftangriff über Tscheljabinsk, Russland, im Jahr 2013 verursachte umfangreiche Sachschäden und Verletzte.
Der Tscheljabinsker Airburst hat 0,5 Megatonnen Energie in den Himmel abgelagert. Trotz des Schadens verursachte dieses Ereignis keinen Schmelz- oder Schockschaden.
Im Gegensatz dazu wird von einigen angenommen, dass libysches Wüstenglas durch einen 100-Megatonnen-Airburst verursacht wurde, ein Ereignis, das 200-mal größer ist als der russische Airburst.
Die Airburst-Idee entstand aus der Modellierung atmosphärischer Atomexplosionen. Wie eine Atombombe lagert ein großer Luftstoß Energie in der Atmosphäre ab, die Oberflächenmaterialien schmelzen kann. Und ein Airburst hinterlässt keinen Krater.
Die „rauchende Waffe“
Die neue „rauchende Waffe“ zum Verständnis der Herkunft des libyschen Wüstenglases ist ein Beweis für ein ungewöhnliches Mineral namens Reidit. Reidit bildet sich nur während eines Meteoriteneinschlags, wenn Atome im Mineral Zirkon in eine engere Anordnung gezwungen werden.
Solche Hochdruckmineralien sind ein Kennzeichen eines Meteoriteneinschlags und bilden sich nicht bei Luftausbrüchen.
Zirkon ist ein häufiges Mineral in Granit, Sandstein und anderen Gesteinsarten. Es ist von der Erde, dem Mond, dem Mars und verschiedenen Meteoriten bekannt. Es ist weit verbreitet für Dating wenn sich Felsen bildeten.
Zirkon ist auch nützlich bei der Suche nach Beweisen für Schockverformungen, die durch einen Meteoriteneinschlag verursacht werden. Bei geringer Stoßintensität verformt sich Zirkon durch Biegen des Kristalls. Es ist, als würde man einen Plastiklöffel so weit biegen, dass er sich verformt, aber nicht bricht.
Mit zunehmender Stoßintensität reagiert Zirkon auf verschiedene einzigartige Arten und bei extremen Drücken bildet sich Reidit.
Wenn die Steine dann heiß werden, wird Zirkon rekristallisieren. Dies führt zur Bildung eines Netzwerks neuer, winziger, ineinandergreifender Körner. Über 1.700 ℃ zerfällt Zirkon letztendlich zu Zirkonoxid.
Libysches Wüstenglas enthält viele Zirkonkörner, die alle kleiner als die Breite eines menschlichen Haares sind. Während die meisten aufgrund der Hitze auf Zirkonoxid reagierten, bewahren etwa 10% Beweise für ehemaligen Reidit. Aber die Sache ist, Reidit ist nicht mehr vorhanden.
Reidit ist nicht stabil, wenn es heiß ist, und kehrt zu Zirkon über 1.200 ℃ zurück. Es bleibt nur erhalten, wenn die Steine nicht schmelzen. Es bedarf also einer speziellen Technik namens Elektronenrückstreuungsbeugung, um herauszufinden, ob Reidit einmal in schockierten Zirkonen existierte, die heiß wurden.
Der Schlüssel zum Auffinden von Beweisen für ehemaligen Reidit liegt in der Analyse der Kristallorientierungen der winzigen ineinandergreifenden Körner in umgesetztem Zirkon.
Ähnlich wie beim Drehen eines Zauberwürfels erfolgt die anfängliche Umwandlung in Reidit in bestimmten Richtungen in einem Zirkonkristall. Wenn Reidit zurück zu Zirkon wechselt, hinterlässt es einen Fingerabdruck seiner Existenz, der durch Orientierungsanalyse nachgewiesen werden kann.
Und wir fanden den Reidit-Fingerabdruck in Proben des libyschen Wüstenglases. Wir untersuchten Zirkonkörner aus sieben Proben und die kritischen Kristallorientierungsnachweise für ehemaligen Reidit waren in jeder Probe vorhanden.
Kredit: Aaron J Cavosie, Autor zur Verfügung gestellt
Ein Meteoriteneinschlag
Reidit ist selten und wird nur von Meteoriteneinschlagstellen berichtet. Es kommt in Material vor, das aus Kratern ausgestoßen wird, und in Schockgesteinen an Kratern.
Frühere Studien haben Hinweise auf ehemaligen Reidit in Zirkon aus der Einschlagschmelze gefunden, ähnlich wie er in libyschem Wüstenglas identifiziert wurde.
Ein 100 Megatonnen Airburst sollte alle 10.000 Jahre auftreten. Wenn dieses Größenereignis die Bildung von libyschem Wüstenglas verursacht haben soll, Die geologischen Aufzeichnungen stützen die Idee nicht. Der Reidit-Fingerabdruck weist auf einen Meteoriteneinschlag als einzige Option hin.