CI-Chondrit

Die Bezeichnung CI geht auf C für Englisch Carbonaceous chondrites (kohlige Chondrite) und I für die Typlokalität Ivuna in Tansania zurück. Die 1 in der Bezeichnung C1 bezieht sich auf den Typ 1 der Van-Schmus-Wood-Klassifikation. Der Typ 1 enthält im Normalfall keine Chondren.

Die bisherigen Funde von CI-Chondriten lassen sich relativ schnell abzählen (vgl. Meteoritical Bulletin Database^[1] und Mindat-Datenbank^[2]):

1. Der älteste Fund stammt aus dem Jahr 1806, zwei Teile eines Meteoriten waren damals bei Alais in Frankreich niedergegangen (Funde bei Saint-Étienne und Valence). Die beiden Teile des Alais-Meteoriten wogen zusammen 6 Kilogramm.
2. 1864 erfolgte ein erneuter Niedergang in Frankreich nahe Orgueil bei Montauban. Der Orgueil-Meteorit war in 20 Bruchstücke zerfallen, die insgesamt 14 Kilogramm (das größte 10 kg) wogen.
3. 1911 wurde in Tonk in Indien ein Meteorit gesichtet. vom Tonk-Meteoriten fanden sich mehrere kleine Fragmente, die aber insgesamt nur 7,7 Gramm wogen.^[3]
4. An der Typlokalität Ivuna in der Mbeya-Region, Tansania stürzte 1938 ein Meteorit zu Boden, der in drei insgesamt 705 Gramm schwere Bruchstücke zersprang.^[4]
5. Ein weiterer Fall ereignete sich 1965 in Revelstoke in Britisch-Kolumbien (Kanada) mit zwei Bruchstücken, die aber nur 1 Gramm schwer waren. Insgesamt lagen bis dato also nur knapp 17 Kilogramm an CI-Chondriten vor.^[5]
6. Am 12. September 2019 wurde in Teilen Belgiens, der Niederlande, Deutschlands und Großbritanniens ein Bolide gesichtet. Am folgenden Tag entdeckte ein Mann in Flensburg ein 24,5 Gramm schweren Stein in seinem Garten, der sich als CI-Chondrit herausstellte und vermutlich ein Überrest des Ereignisses vom Vortag ist (Flensburg-Meteorit).^[6][7]
7. Am Tagish Lake im Yukon Territory ging im Jahr 2000 ein Meteorit nieder, der mittlerweile zu den CI-Chondriten gezählt wird. Der Tagish-Lake-Meteorit enthält erstaunlicherweise Chondren und wird daher als CI2 geführt, zur Unterscheidung von den früheren CI1-Funden.
8. Yamato 86737 (Y-86737), 1986 im Königin-Fabiola-Gebirge (alias ,Yamato Mountains), Antarktis gefunden, hat eine Masse von 2,81 g (CI1).^[8][9]
9. Yamato 980134 (Y-980134), 1998 ebenfalls im Königin-Fabiola-Gebirge/,Yamato Mountains gefunden, hat eine Masse von 12,2 g (CI1).^[10][11]

Umklassifizierungen (akzeptierte oder vorgeschlagene):

• Erwähnenswert ist der Fund eines Meteoriten im Verlauf der Apollo 12-Mission (1969) auf dem Mond. Der Fund wurde anfangs für einen CI-Chondrit gehalten, stellte sich jedoch dann als ein nahe verwandter CM-Chondrit heraus.
• Ebenso wurde eine Reihe weiterer Meteoriten, die im Königin-Fabiola-Gebirge (alias ‚Yamato Mountains‘), Antarktis, gefunden wurden zunächst als CI oder CI-artig klassifiziert, und werden teilweise heute noch so geführt.^[2][12] Offenbar unterlagen diese aber im Gegensatz zu gewöhnlichen CI-Meteoriten zeitweise einer kurzzeitigen thermischen Metamorphose bei Temperaturen von >500 °C (nach einer wässrigen Verwitterung). Diese Meteoriten waren erhitzt und dehydriert worden, weisen aber ansonsten eine Mineralogie auf, die sowohl dem CM- als auch dem CI-Typ kohlenstoffhaltiger Chondrite ähnelt. Untereinander zeigens sie dabei eine ähnliche Mineralogie, Textur und chemische Eigenschaften auf und scheinen daher von ihrer Entstehung her miteinander verwandt zu sein. Daher wurde für sie eine eigene Gruppe CY („Yamato-Typ“) vorgeschlagen wurde.^[13][14] Davon betroffen sind u. a. die folgenden Meteoriten:

• Yamato 86029 (Y-86029), herkömmlich CI1^{[15][16][14][17][13][18]}
• Yamato 793321 (Y−793321), herkömmlich CM2^[19][13]
• Yamato 980115 (Y−980115), herkömmlich CI1, neu CY1^{[20][21][18][14][22]}
• weitere Kandidaten nach King (2019):^[14] Y-82162 (C1/2ung⇒CY1, 41,7 g),^{[13][18][22][23]} Y-86720^[13] (CM2/C2ung⇒CY, 859 g),^[24] Y-86789 (CM2/C2ung⇒CY, 340 g)^[25] und Belgica 7904 (B-7904, C2ung⇒CY2, 1,234 kg)^[13][22][26]

CI-Chondrite sind recht fragile, poröse Gesteine, die beim Durchqueren der Atmosphäre sehr leicht zerfallen. Deswegen liegen auch nur relativ kleine Bruchstücke vor. Beim Revelstoke-Fall war zwar ein riesiger Feuerball zu sehen, gefunden wurden aber, wie bereits erwähnt, nur zwei Fragmente unter einem Gramm. CI-Chondrite besitzen eine matte, schwarze Schmelzkruste, die sich oft nur sehr schwer von ihrer uniformen Matrix im Innern unterscheiden lässt. Die opake Matrix ist schwarz gefärbt aufgrund des hohen Gehalts an kohlenstoffreichem Material, feinkörnigem Magnetit und (untergeordnetem) Pyrrhotit. Sie kann auch weißgefärbte, wasserhaltige Karbonate und Sulfate führen.

Hauptmerkmal der CI-Chondrite ist das Fehlen von deutlichen Chondren (Ausnahme: Tagish Lake). Winzige Chondrenfragmente und Calcium-Aluminium-reiche Einschlüsse (engl. CAI) kommen aber vor, wenn auch nur sehr selten.

CI-Chondrite enthalten in ihrer Matrix folgende Minerale:

• Olivin. Winzige, gleichdimensionierte, idiomorphe Körner von Forsterit (mit Fayalit Fa_10-20). Entstanden im Hochtemperaturbereich.
• Klinopyroxen. Ebenfalls winzige, gleichdimensionierte, idiomorphe Körner. Entstanden im Hochtemperaturbereich.
• Orthopyroxen. Winzige, gleichdimensionierte, idiomorphe Körner. Entstanden im Hochtemperaturbereich.
• Magnetit. Als Framboide, Sphärulite und Plättchen ausgebildet.
• Pyrrhotit.
• Wasserhaltige, tonreiche Silikate wie beispielsweise Montmorillonit und Serpentin-ähnliche Minerale.
• Epsomit. Als mikroskopische Adern.

Die Ferromagnesiumminerale kommen nur isoliert vor und zeigen erstaunlicherweise keine erkennbaren Umwandlungserscheinungen.^[27] Beim Montmorillonit und den Serpentinähnlichen wird jedoch davon ausgegangen, dass sie unter Wasserzufuhr aus magnesiumreichen Olivinen und Pyroxenen hervorgegangen sind^[28].

CI-Chondrite enthalten zwischen 17 % und 22 % Wasser. Die hohe Porosität (bis zu 30 %) dürfte mit diesem Sachverhalt in Verbindung stehen. Wasser tritt aber nur in gebundener Form in den wasserhaltigen Silikaten auf. Das Vorkommen von Epsomit deutet auf die Anwesenheit von flüssigem Wasser im Ausgangsgestein des Meteoriten, welches anhand von Rissen eingedrungen war. An den Rissen waren dann auch die Sulfate und Karbonate abgelagert worden.

Das Eisen (25 Gewichtsprozent) liegt in CI-Chondriten praktisch nur in oxidierter Form vor, Eisensulfide und elementares Eisen sind so gut wie nicht vorhanden^[29]. Das Mg/Si-Verhältnis ist mit 1,07 recht hoch^[30]. Nur CV-Chondrite sind noch stärker an Mg angereichert. Das Ca/Si-Verhältnis ist mit 0,057 innerhalb der kohligen Chondriten am niedrigsten^[31]. Jedoch sind die δ¹⁷O und δ¹⁸O-Werte unter den kohligen Chondriten am höchsten. Das Verhältnis der beiden Sauerstoffisotopen 17/18 entspricht hierbei den bei irdischen Proben gefundenen Werten.

CI-Chondrite besitzen aufgrund der hohen Porosität nur eine recht geringe Dichte von 2,2 g/cm³.

Unter sämtlichen bisher gefundenen Meteoriten ähneln CI-Chondrite am stärksten der Elementhäufigkeitsverteilung im ursprünglichen Sonnennebel. Sie werden daher auch als primitive Meteoriten bezeichnet. Bis auf die leichtflüchtigen Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff, die in CI-Chondriten abgereichert auftreten, sind die Häufigkeiten praktisch identisch. Lithium stellt eine weitere Ausnahme dar, es ist in den Meteoriten gegenüber der Sonne angereichert (Lithium wird bei der Nukleosynthese im Sonneninnern verbraucht).

Von großer Bedeutung ist ferner die Tatsache, dass bei CI-Chondriten mit ihrem sehr hohen Kohlenstoffgehalt neben den anorganischen Karbonaten und Graphit auch organische Kohlenstoffverbindungen enthalten sind – dies insbesondere in Hinblick auf die Diskussion um den Ursprung des Lebens (so finden sich beispielsweise auch Aminosäuren).

Normalisierung

Wegen der Ähnlichkeiten der CI-Chondriten mit der Materie des Sonnennebels werden Gesteinsproben in der Petrologie gegenüber CI-Chondriten normalisiert, d. h., es wird das Verhältnis Probe/Chondrit für das in Frage kommende Element gebildet. Verhältnisse größer 1 geben eine Anreicherung der Probe gegenüber der Sonnenmaterie zu erkennen, Verhältnisse kleiner 1 eine Abreicherung. Dieses Verfahren wird hauptsächlich in den sogenannten Spiderdiagrams angewendet und betrifft vor allem die Lanthanoide (Seltene Erden).

Die bei der Normalisierung verwendeten Elementkonzentrationen lauten wie folgt:^[32]

Irdische Mantel- und Unterkrustengesteine reichern im Vergleich zu CI-Chondriten mit Ausnahme von Lanthan die Seltenen Erden an. Im Gegenzug können CI-Chondriten ihrerseits durchaus höhere Werte der Spurenelemente Cer, Chrom, Neodym, Strontium, Vanadium und Zirkon aufweisen.

CI-Chondrite und die nahe verwandten CM-Chondrite sind sehr reich an volatilen Substanzen, darunter insbesondere Wasser. Es wird daher angenommen, dass sie im äußeren Asteroidengürtel > 4 AE entstanden. Für den einstigen Sonnennebel stellte dies eine kritische Entfernung dar, die sogenannte Schneegrenze (engl. snow line), außerhalb derer Wasser bei 160 K zu Eis kondensierte und somit erhalten blieb. CI-Chondrite zeigen in ihrer Zusammensetzung tatsächlich eine Ähnlichkeit mit den Eismonden des äußeren Sonnensystems. Ferner besteht eine unmittelbare Verwandtschaft zu Kometen: wie auch sie akkretierten die CI-Asteroiden Silikatminerale, Eis und andere Volatile, sowie organische Verbindungen (siehe Komet Halley).

• O. R. Norton: The Cambridge Encyclopedia of Meteorites. Cambridge University Press, 2002, ISBN 0-521-62143-7.