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Magnetfeld half wohl bei der Bildung der jungen Sonne
Magnetische Geburtshelfer: Winzige Einschlüsse in einem uralten Meteoriten bewahren Spuren eines überraschend kräftigen Magnetfelds aus den ersten 200.000 Jahren unseres Sonnensystems. Seine Stärke von rund 150 bis 600 Mikrotesla spricht dafür, dass Magnetismus schon beim Aufbau der jungen Sonne und ihrer Materiescheibe eine wichtige Rolle spielte.
Cambridge (U.S.A.). Die Sonne und Planeten entstanden aus einer gewaltigen Wolke aus Gas und Staub. Als dieses Material unter seiner eigenen Schwerkraft kollabierte, flachte es zu einer rotierenden Scheibe ab, aus der sich später Sonne und Planeten formten. Doch wie stark neben der Gravitation auch Magnetfelder den Transport von Materie bestimmten, war für die allerfrüheste Phase bislang kaum direkt messbar.
Schon aus späteren Phasen des jungen Sonnensystems gibt es magnetische Spuren. Sie reichen jedoch erst bis rund zwei Millionen Jahre nach dessen Beginn zurück, als die Sonne bereits entstanden war und die Planetenbildung anlief. Jetzt verschiebt ein besonders ursprünglicher Meteorit diesen magnetischen Blick deutlich näher an den Anfang.
Für die neue Studie haben Erstautor Cauê S. Borlina, der die Arbeit als Doktorand am Massachusetts Institute of Technology (MIT) leitete, und seine Kollegen winzige Einschlüsse aus dem Meteoriten DOM 08006 untersucht. Der Meteorit wurde 2008 in der Dominion Range der Antarktis gefunden und hat seine ursprüngliche Mineralzusammensetzung ungewöhnlich gut bewahrt.
Im Fokus standen calcium- und aluminiumreiche Einschlüsse, kurz CAIs. Diese winzigen Mineralkörner gehören zu den ältesten bekannten Feststoffen des Sonnensystems und entstanden bereits innerhalb seiner ersten 200.000 Jahre. Einige enthalten eisenhaltige magnetische Minerale, deren Ausrichtung ein früheres Magnetfeld als remanente Magnetisierung speichern kann.
Das Team isolierte mehrere solcher Einschlüsse und prüfte, welche von ihnen noch einen ursprünglichen magnetischen Fingerabdruck tragen. Entscheidend ist dabei, spätere Veränderungen auszuschließen, denn Wasser, Erwärmung oder Kollisionen können alte Signale überschreiben. Gerade DOM 08006 eignet sich deshalb besonders, weil er im Vergleich zu vielen anderen Meteoriten nur wenig verändert wurde.
„Wir wissen, dass sie das Älteste sind, was wir aus dem frühen Sonnensystem haben. Doch CAIs sind sehr komplex und selbst innerhalb eines einen Millimeter großen Stücks des Meteoriten nicht alle gleich. Deshalb müssen wir sorgfältig bestimmen, um welche Typen es sich handelt“, erklärt Cauê S. Borlina.
Die Messungen ergaben für die Entstehungsumgebung der CAIs eine Feldstärke von etwa 150 bis 600 Mikrotesla. Das entspricht ungefähr dem Drei- bis Zwölffachen des heutigen Erdmagnetfelds. Damit liegt ein magnetischer Messwert aus einer Phase vor, in der die Sonne selbst noch im Aufbau war.
Die Stärke des Signals spricht dafür, dass das Magnetfeld damals nicht nur eine schwache Begleiterscheinung war. Sie ist mit Modellen vereinbar, in denen magnetische Prozesse den Transport von Gas durch die protoplanetare Scheibe unterstützen und dadurch Materie nach innen zur jungen Sonne gelangt.
„Dieser Übergang von einer kugelförmigen Wolke zu einer protoplanetaren Scheibe ist eines der bedeutendsten Ereignisse in der gesamten Geschichte des Sonnensystems. Lange wurde angenommen, dass die Schwerkraft ihn verursacht hat, doch unsere Messungen zeigen, dass der Magnetismus wahrscheinlich eine Rolle spielte“, erklärt Benjamin P. Weiss vom MIT.