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älteste Substanz der Welt
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[EDIT by lemmi: dies ist die Forsetzung des Diskussion aus diesem thread]

Ist zwar nicht im ästhetischen Sinne "schön", aber absolut aussergewöhnlich:



Dieses etwa 3 cm lange Glasröhrchen enthält die älteste Substanz der Welt.

Die kleine am Boden des Gefäßes erkennbare Prise Staub ist im wahrsten Sinne des Wortes "Sternenstaub". Sie besteht aus Millionen mikroskopisch kleiner Diamanten. Diese Diamanten wurden in dem Staub sterbender Sterne gebildet, vor Milliarden von Jahren, noch bevor unser Sonnensystem zu existieren begann. Der Diamantstaub verteilte sich im All. Teile davon wurden irgendwann in die Materie eingeschlossen, aus der das Sonnensystem entstand und ein wenig davon landete in Meteoriten auf der Erde.

Zu sehen in der Abteilung "Vaults" der Mineraliensammlung des Natural History Museum in London. Daneben ein Teil des Meteoriten, aus dem der Diamantstaub isoliert wurde:


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Wow, cool!
Es gibt so viele tolle Dinge zu sehen in Museen. Ich habe mir eben erst vorgenommen mal wieder öfter in Museen zu gehen. Ich war schon seit Jahren in keinem mehr.

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Mein Problem mit Museen ist, dass es an so vielen interessaten Informationen mangelt... etwa wie eine Sache überhaupt dort im Museum gelandet ist. Ich war neulich beim Tag der offenen Tür in der Zoologischen Sammlung in Leipzig... das war klasse. Da erfährt man einfach so viel mehr, wenn man jemanden hat, der sich auskennt und die ganzen Geschichten dazu erzählen kann. Sowas könnte man auch auf den "Schildern" in Text fassen, es ist ja nicht so, dass es nur in gesprochener Form faszinierend ist.


Aber bezüglich "älteste Substanz"... warum findet sich davon nichts in dem Wiki Artikel?
Zitat:
Non-terrestrial rocks
One of the oldest Martian meteorites found on Earth, ALH84001, discovered in the Allan Hills of Antarctica, has been reported to have crystallized from molten rock 4.091 billion years ago


National Geographic: Oldest Material in Solar System Found
Zitat:
4,568.2 million years old
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Ich mag Museen. Und ganz besonders schätze ich Führungen, vor allem, wenn ich mich selbst mit den ausgestsellten Dingen nicht gut auskenne. Das British Museum ist eines meiner Lieblingsmuseen und die Führungen sind klasse. So viel Information auf Schildern geht gar nicht, dann wäre das ganze Museum "zugetextet". Ausserdem interessiert jeden was anderes.

Der Wiki-Artikel bezieht sich auf "rocks", also Steine bzw. zusammenhängende Stücke als ganzem. Die hier ausgestellte Substanz wurde aus einem Meteoriten extrahiert. Der Meteorit wird sehr viel jünger gewesen sein als der darin enthaltene Diamantstaub. Leider erklärt die Beschriftung nicht, wie das Alter und die Entstehung belegt werden können.[/i]

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Aus dem Grund (und dem "One of the oldest Martian meteorites found on Earth") habe ich noch eine andere Quelle gesucht und m.M.n. mit National Geographic auch gefunden.
Das "Oldest Material in Solar System" scheint mir schon recht allumfassend zu sein.
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Hier ist ein Artikel aus dem National Geographic über Diamanten die vor der Existenz des Sonnensystems entstanden (Nature Communications). Leider ist keine spezifische Altersangabe dabei.
Der andere Artikel scheint sich spezifisch darauf zu beziehen, dass die Bildung der Sonne durch eine nahe Supernova quasi initiiert wurde. Der Belegt ist, daß Meteoriteneinschlüsse gefunden wurden, die 2 Mio Jahre älter als das Sonnensystem sind. Das wäre nicht eben viel. Und widerspricht nicht der Aussage, dass andere, noch ältere Materie mit eingebaut wurde.

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CD-ROM-LAUFWERK hat Folgendes geschrieben:
Aus dem Grund (und dem "One of the oldest Martian meteorites found on Earth") habe ich noch eine andere Quelle gesucht und m.M.n. mit National Geographic auch gefunden.
Das "Oldest Material in Solar System" scheint mir schon recht allumfassend zu sein.


Zum Alter des Sonnensystems und somit auch plusminus der Erde gibt es unterschiedliche Angaben, so von 4,45 - 4,6 Mrd Jahren.
"Allumfassend" ist das aber sicher nicht - das Universum datiert auf 13,8 Mrd Jahre, und über Asteroiden-Besucher aus anderen Sonnensystemen oder dem weiten interstellaren Raum kann auch älteres Material daherkommen (zumindest in gewissen Grenzen, das was 13 Mrd LJ weit weg ist ist wohl eher außerhalb der Möglichkeiten physischen Transports...). Proxima Centauri ist so 4,85 Mrd jahre alt, die Milchstraße im wesentlichen so 13,5 Mrd...

Eine genauere Datierung des "Sternenstaubs" gibt es ja eher nicht, oder?

(wobei ich gewisse Zweifel habe ob Datierungsmethoden die unter Annahmen aus Erd-Perspektive entwickelt wurden auch so All-umfassend gültig sind...)
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hmm, worauf stützt sich denn die datierung des kometenstaubs? radioisotope? reine theorie? bei fernen sternen vmtl. auf die spektrale zusammensetzung des lichts, das auf enthaltene elemente schließen läßt...
auf eine halbe milliarde mehr oder weniger sollte man da wohl besser nicht schielen.

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eule hat Folgendes geschrieben:
hmm, worauf stützt sich denn die datierung des kometenstaubs? radioisotope?

das wohl am ehesten. ob die Ursachen/Regeln der Isotopenverteilung im Universum so einheitlich sind nährt meine Zweifel.

Zitat:
bei fernen sternen vmtl. auf die spektrale zusammensetzung des lichts, das auf enthaltene elemente schließen läßt...

da ist es AFAIK im wesentlichen der Zusammenhang Rotverschiebung <-> Entfernung <-> Alter, nicht so sehr die Elemente.
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also beim erstem punkt - isotopenverteilung in bezug auf das sonnensystem stimme ich dir uneingeshränkt zu.

die Rotverschiebung als Maß für das Alter einer Sonne zu nehmen dürfte bestenfalls für primordiale Körper gelten, also für die ersten Sonnen im noch ganz jungen Universum. Alles danach dürfte wohl durch die Konzentrationen der "Metalle" und ganz besonders der schweren solchen (so in der Größenordnung Fe und darüber) zu bestimmen sein.
Argumente:
Junge Sterne beginnen - und das ist natürlich ein wenig abhängig von der jeweiligen Generation - mit stets eher geringem Anteil anderer Elemente außer H und He, damit zündet die Fusion
Zu hoher Gehalt an schweren Elementen stört die Fusion, Fe ist geradezu ein Fusionsgift (lustige Nebenbetrachtung: Bei Star Trek kam immer wieder mal etwas vor, das zur katastrophalen Fusionshemmung führen sollte "Trelicium" oder so ähnlich, ein Fiktives Element, das allerdings ein ganz reales Gegenstück hat: Fe).
Sterne wie unsere Sonne erbrüten selbst eine ganze Menge Eisen (und wenig schwerere Elemente), das sie letztendlich (so zumindest gängige Theorien) vergiftet und zum Tod des Sterns führt. Sterne späterer Generationen bekommen als Startmaterial (fast) immer solches, das schon durch den Auswurf von explodierten Sternenleichen kontaminiert ist.
Die Rotverschiebung selbst ist für sich genommen nur unter der Prämisse einer expandierenden Materieblase überhaupt ein Maß für die Entfernung. Nunja, da praktisch alles um uns herum Anzeichen solcher Doppler-Verschiebung zeigen kann man wohl als Indiz für ein Vorliegen dieser Expansion werten. Ob aber die Raumeit oder nur die Materie darin auseinanderfliegt ist eine Frage für sich, die mir noch niemand ganz schlüssig erklärt hat. Very Happy

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Zitat:
Zu hoher Gehalt an schweren Elementen stört die Fusion, Fe ist geradezu ein Fusionsgift

Ich habe jetzt ein bisschen dazu gesucht, aber Belege kann ich dafür nicht finden. Eisen ist einfach das Ende der möglichen Fusionsprozesse (stabilstes Element), es wird keine Energie mehr frei. So wie Asche bei einem Holzfeuer das ist, was übrig bleibt - das Feuer aber nicht "vergiftet".
Und da es Sachen wie den CNO-Zyklus gibt, würde es mich wundern, wenn andere schwere Elemente irgendwie aktiv die Fusion behindern.

Zitat:

da ist es AFAIK im wesentlichen der Zusammenhang Rotverschiebung <-> Entfernung <-> Alter, nicht so sehr die Elemente.

Weit entfernte Objekte entfernen sich mit höherer Geschindigkeit von uns als nähere Objekte. Womit grundsätzlich die Entfernung damit verbunden ist. Die Objekte können sich aber auch auf uns zu bewegen, weshalb das nicht einfach reicht. Aber z.B. mit einer Typ Ia Supernova, deren Ablauf immer gleich ist, kann man die Entfernung, Geschwindigkeit, ... einer Galaxie genau bestimmen.
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Ich habe das immer so verstanden: Bis zum Eisen liefert das Fusionieren von kleineren zu größeren Kernen normalerweise Energie. Beim Eisen hat man dann die höchste Bindungsenergie je Nukleon, und von da an lohnt es sich energetisch eher, große Kerne in kleinere zu spalten (das liefert dann wieder Energie). Ausnahmen gibt es natürlich immer.



Bei einem normalen Stern in der Mitte seines Lebens halten sich Strahlungsdruck und Schwerkraft die Waage. Erstere treibt den Stern auseinander, letztere will ihn kollabieren lassen.

Am Anfang wird noch Wasserstoff zu Helium umgesetzt, aber je mehr der Stern diesen verbraucht, desto weniger Energie liefert die Fusion - der Strahlungsdruck nimmt ab, und die Schwerkraft zieht den Stern übrigens, bis sich ein neues Gleichgewicht beider Kräfte eingestellt hat, denn mit zunehmender Kompression verbrennt der Stern heißer.

Wenn die Fusion Eisen erreicht, ist das nur noch totes Gewicht. Es vergiftet nicht, aber trägt nichts bei und zeigt an, dass der Fusionsbrennstoff ausgeht. Wenn dann irgendwann der Stern einen kritischen Punkt erreicht hat, der auch von seiner Größe abhängt, folgt der Gravitationskollaps, die Schwerkraft des Sterns verdichtet diesen blitzschnell in sich selbst. Je nachdem, wie groß der Stern war, bildet sich ein weißer Zwerg, ein Neutronenstern oder, wenn die Schwerkraft den Kern kleiner als dessen Schwarzschildradius quetscht, ein schwarzes Loch.

Die Entfernung von fernen Sternen misst man übrigens unter anderem so: Man beobachtet den Fixstern zum 1. Januar und zum 1. Juli, also wenn sich die beiden Punkte der Erdumlaufbahn weit auseinander befinden, und beobachtet dann die Verschiebung des Sterns. Diesen Winkel nennt man die Parallaxe. Man stelle sich vor, man fahre in einem Auto und betrachte einen weit entfernten Baum. Zwei Mal beobachtet man den Baum aus dem Auto heraus - unter der Entfernung der Beobachtungspunkte wird sich der Winkel zum Beobachter leicht verändert haben. Wenn man die Entfernung der Beobachtungspunkte kennt, sowie den Winkel, ist es einfache Trigonometrie, die Entfernung zum Baum zu errechnen.

Wenn man von diesem Parallaxenwinkel (bezogen auf den mittleren Erdbahnradius) in Bogensekunden das Reziproke bildet, erhält man die Entfernung in Parsec!

Wie nan jetzt ewig alte Diamanten datiert interessiert mich aber auch. Radioisotope kann ich mir schwer vorstellen, woher weiß man denn, mit welcher Zusammensetzung der Stein gestartet ist? Und C-14 ist lange zerfallen, da liegt die Obergrenze doch bei nur 60.000 Jahren. Findet man denn andere Isotope wirklich nennenswert in solchen Diamanten?

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Beim Diamanten hat man das Problem, daß er kaum schwerere Elemente im Kristallgitter einbaut. In der Matrix könnte man nach Uran, Thorium, Kalium, Bismut suchen und eine Komplettinventur aller vorkommenden Isotope jeglicher Spaltprodukte machen. Unter der Annahme, daß leicht flüchtige Elemente während der letzten Erhitzung ausgetrieben wurden, sollte man eine datierbare Verteilung der verbliebenen Spaltprodukte mesen. Mit etwas Glück findet man Elemente aus unterschiedlichen Zerfallsreihen und kann diese miteinander in Relation setzen. Schließlich sind die Helbwertzeiten und die Zerfallsreihen universelle Naturkonstanten.

Die ältesten datierten irdischen Minerale sind Zirkone. Oft enthalten die Kristalle unterschiedlich alte Schichten, die bei aufeinender folgenden "Warmumformungen" des Mutter/Matrix-Gesteins aufgewachsen sind.

Es gibt in Afrika ein Uranvorkommen, das über seine abweichende Isotopenzusammensetzung zunächst als "älter als die Sonne" datiert wurde. Es hatte einen ungewöhnlich geringen Anteil an Uran235 und man verdächtigte vorübergehend die Lieferanten, das Uran schon mal im Schwerwasserreaktor "abgebrannt" zu haben. Geologische Untersuchungen zeigten dann, daß diese Erzvorkommen vor längerer Zeit einen natürlichen "Siedewasser-Reaktor" gebildet hatten, der nach Starkregen oder anderem Wasserzufluß mit Moderator versorgt wurde und eine Kernspaltungs-Kettenreaktion ablief. Irgendwann erhitzte sich das Gestein weit genug und das Wasser (=Moderator) verdampfte und die Kettenreaktion kam zum Erliegen (bis zum nächsten Regen...). Das geschah zu einer Zeit, als das natürliche Uran noch einige Prozente an Uran235 enthielt. Das entspricht der heute typischen Anreicherung für Leichtwasser-Reaktoren.
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Um die Diskussion mal fortzusetzen, hier die Legende zu dem ausstellungsstück aus dem Bristish National History Museum:



Hier wird erklärt, was Chondrite sind. Ich verstehe die Erklärung bisher so: das Alter des Chondriten lässt sich bestimmen. Bei der Entstehung des Chondriten herrschten aber Bedingungen, die nicht für die Kristallisation von Kohlenstoff zu Diamant ausreichend waren, folglich muss der Diamantstaub älter als der Chondrit sein.

Aber eine Herleitung des Alters der Mini-Diamanten habe ich noch immer nicht gefunden. Wie schon mehrere Diskussionsteilnehmer sagten, mit Isotopenmethoden kommt man da offenbar nicht weit.

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Im Artikel bei Nature Communications wird breit über die im Diamant und den graphitisierten Bereichen enthaltenen Eisensulfide und Nickelverbindungen diskutiert. Das sind Minerale, die auch Radiomarker beherberhen können. Man müßte ihre Bildungsbedingungen erforschen und dann eine Komplettinventur an Isotopen durchführen, um das Alter abschätzen zu können.
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