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Asteroideneinschlag vor Milliarden Jahren kann Ursprung schwarzer Diamanten erklären
Rätselhafte Steine: Die porösen schwarzen Diamanten, sogenannte Carbonados, könnten auf einen kosmischen Einschlag in der Frühzeit der Erde zurückgehen. Dieser hätte organischen Kohlenstoff tief in den Erdmantel befördert, wo sich Diamant gebildet haben könnte. Neue Analysen sprechen allerdings gegen eine andere Einschlagsspur: Der glasartige Glanz ihrer Oberfläche ist offenbar keine erstarrte Schmelze.
Budapest (Ungarn). Sie sind schwarz, ungewöhnlich porös und bestehen dennoch aus zahllosen winzigen Diamantkristallen: Carbonados. Anders als die klaren Edelsteine aus bekannten Diamantlagerstätten werden sie vor allem in Flusssedimenten Brasiliens und Zentralafrikas gefunden. Aus welchem ursprünglichen Gestein sie stammen, ist bis heute ungeklärt.
Auch ihre Entstehung gibt Rätsel auf. Mal wurden die schwarzen Diamanten als außerirdisches Material gedeutet, mal als Produkt eines gewaltigen Meteoriteneinschlags. Für diese Ideen schien insbesondere ihre glatte, glasartig schimmernde Außenseite zu sprechen. Sie erinnert an die Schmelzkruste von Meteoriten.
Forscher des HUN-REN Research Centre for Astronomy and Earth Sciences (HUN-REN CSFK) um Dr. Péter Németh haben nun 35 Carbonados aus der brasilianischen Region Chapada Diamantina und ein früher untersuchtes Exemplar analysiert. Sie bestimmten die Zusammensetzung des Kohlenstoffs und untersuchten ausgewählte Stücke mit Elektronenmikroskopen sowie dreidimensionalen Röntgenaufnahmen. Im Mittelpunkt stand die Frage, wie die auffällig glatte Oberfläche entstanden ist.
Die Aufnahmen zeigen: Im Innern der schwarzen Diamanten gibt es Risse und verformte Kristalle. Typische mikroskopische Spuren einer extremen Stoßwelle fanden die Wissenschaftler jedoch nicht. Auch an den glänzenden Rändern fehlt eine Veränderung des Kristallgefüges, wie sie nach einem Aufschmelzen zu erwarten wäre.
Stattdessen entdeckte das Team auf einigen Proben eine feine Kruste aus Anatas, einem Mineral aus Titandioxid. Diese überzieht einzelne gut erhaltene Diamantkristalle. Auffällig ist, dass die glatte Oberfläche sowohl den Diamanten als auch die mineralische Auflage erfasst. Die Anatas-Schicht muss sich deshalb bereits gebildet haben, bevor die Oberfläche geglättet wurde.
Als Ursache kommt nach Ansicht der Forscher eine spätere chemische Auflösung infrage: Mineralhaltige Flüssigkeiten könnten die äußeren Schichten von Diamant und Anatas angegriffen und so die schimmernde Oberfläche geschaffen haben. Eine durch einen Einschlag erzeugte Schmelzkruste lässt sich mit diesen Beobachtungen kaum vereinbaren.
Einen weiteren Hinweis liefern die Kohlenstoff-Isotope, also Varianten desselben Elements mit unterschiedlicher Masse. Bei den meisten untersuchten Carbonados lagen ihre Messwerte zwischen minus 28,7 und minus 21,8 Promille. Solche Werte passen zu Kohlenstoff, der ursprünglich Teil organischer Materie war. Allein beweisen sie diese Herkunft allerdings nicht.
Ein Exemplar wich deutlich ab: Sein Isotopenwert betrug minus 15,6 Promille und lag damit näher an den Werten von Diamanten aus dem Erdmantel. Möglicherweise vermischte sich hier ursprünglich organischer Kohlenstoff mit Kohlenstoff aus tieferen Erdschichten. Auch die zahlreichen Poren könnten auf eine ungewöhnlich schnelle Entstehung und spätere Umformung hindeuten.
Aus diesen Beobachtungen und älteren Befunden entwickeln die Wissenschaftler ein mehrstufiges Szenario. Demnach könnte ein großer Asteroideneinschlag vor mehreren Milliarden Jahren Teile der jungen Erdkruste ungewöhnlich schnell in die Tiefe gedrückt haben. Bei dieser sogenannten Subduktion wäre kohlenstoffreiches Sediment in den Erdmantel gelangt.