Analyse des Mikrometeoriten-Eintrags durch wiederholte Beprobung zweier Dächer in Berlin: Folgebeprobung am 9. Okt. 2021

Am 9.10.2021, 35 Tage nach der letzten Probenahme, wurde das Dach IKEA erneut beprobt. Alle neuen Ablagerungen wurden zusammengefegt und vollständig mitgenommen.

Material in Wasserpfützen, die trotz 3 Tagen Trockenheit wegen der nur moderaten Temperaturen noch vorhanden waren, konnte zum großen Teil auf dem Dach getrocknet werden. Dazu wurde das nasse Material mit einem Besen ausgebreitet und nach Trocknung zusammengefegt. Da dies jedoch ein sehr mühsamer Prozess ist, ist nach Möglichkeit immer vorzuziehen, ein Dach nach vollständiger Abtrocknung zu beproben.

Vorgehen zum Austrocken von Pfützen auf dem Dach
Vorgehen zur Austrocknung noch bestehender Wasserpfützen (A): Zunächst wird die Wasser-Sediment-Mischung mit dem Besen auf der besonnten Fläche ausgebreitet (B), bei tieferen Pfützen wird dies mehrfach wiederholt, da ein Teil aufgrund des Dachgefälles wieder zurück fließt; nach etwa einer guten Stunde war in diesem Fall das Sediment überwiegend abgetrocknet (C) und kann anschließend zusammengefegt werden

Zuhause wurde die Probe zunächst durch Trockensiebung in verschiedene Partikelgrößenfraktionen getrennt, anschließend gewaschen und leichte (organische) Partikel dekantiert (vgl. Methode) sowie im Ultraschallwasserbad gereinigt und zuletzt aus den wenigen Gramm Material magnetisch reagierende Partikel extrahiert (vgl. Methode 2).

Magnetischer Extrakt (links) und Nicht-magnetische Partikel (rechts)
Entnommener magnetischer Extrakt aus der Fraktion 150-250 µm, links am Magneten haftende Partikel und rechts die nicht auf den Magneten reagierenden Partikel

Abweichend zur Erstbeprobung wurde also der magnetische Extrakt erst nach dem Waschen/Dekantieren genommen. Dadurch müssen weniger Teilproben gewaschen werden, sofern man die nicht-magnetische Fraktion ebenfalls untersuchen möchte. Die geringe Materialmenge erlaubt dieses Vorgehen.

Anschließend wurden die Teilproben (verschiedene Größenfraktionen und magnetischer sowie nicht-magnetischer Anteil) unter dem Stereomikroskop nach Mikrometeoriten durchsucht.

Eine Übersicht über die Probemengen gibt nachfolgende Tabelle und einen optischen Eindruck der Proben die nachfolgende Grafik.

ProbeIKEA2
Tag der Erhebung09.10.2021
Zeitspanne seit letzter Beprobung35 Tage
Gesamtgewicht247,8 g
Fraktion Probenach Waschen/Dekantierendavon magnetische Fraktion
> 2000 µm55,3 g(nicht weiter behandelt)
800-2000 µm28,7 g2,4 g0,5 g
425-800 µm40,8 g2,6 g< 0,3 g
250-425 µm37,4 g2,5 g < 0,3 g
150-250 µm32,4 g1,9 g < 0,3 g
100-150 µm25,1 g1,6 g < 0,3 g
<100 µm26,4 g0,6 g < 0,3 g
Probenprofil nach Behandlungsschritten
Profil der IKEA2-Probe nach Partikelgrößenfraktionen und Behandlungsschritten

Ergebnisse

Es wurden insgesamt 49 Partikel aus der IKEA2-Probe unter dem Stereomikroskop extrahiert: 25 aus den magnetischen Fraktionen und 24 aus den nicht-magnetischen Fraktionen. Ein potenzieller Mikrometeorit aus der magnetischen Fraktion (150-250 µm) ging während der Reinigung verloren und fällt aus der weiteren Betrachtung raus. Entsprechend wurden 48 Partikel am Elektronenmikroskop überprüft.

Dabei wurden insgesamt 21 Mikrometeorite identifiziert, 16 davon aus der magnetischen Fraktion und 5 aus der nicht-magnetischen.

elektronenmikroskopische Bilder der gefundenen Mikrometeorite
Elektronenmikroskopbilder der 21 identifizierten Mikrometeorite der Probe IKEA2

Bei letzteren handelt es sich um 3 Sphärulen des Typs Vitreous (THMM985, THMM986 und THMM992), einer davon mit kleinem Metaltröpfchen, und zwei Sphärulen des Typs Porphyritic Olivine. Einer davon Magnetit-frei an der Oberfläche (THMM987), der andere (THMM984) jedoch ausgesprochen eisenhaltig.

Die nachträglich Prüfung der magnetischen Eigenschaften der Partikel THMM984, THMM985 und THMM987 ergab, dass diese auf einen starken Neodymmagneten auch auf kurzer Distanz (wenige mm) nicht reagierten.

THMM984 soll später noch einmal genauer untersucht werden, da der an der Oberfläche gemessene Eisenanteil mit 57 Massen-% ungewöhnlich hoch ist.

EDS Spektrum des Mikrometeorits THMM984
EDS-Daten von THMM984: niedrige Mg-Gehalte gemessen an der Partikeloberfläche sind bei Mikrometeoriten des Typs PO nicht selten, hier jedoch extrem. Der Eisengehalt ist ungewöhnlich hoch.

Bei THMM982 handelt es sich um eine Übergangsform von Scoriaceous MM zu Porphyritic Olivine (vgl. auch Suttle et al. 2021, dort Abb. 6). Für ersteres spricht der teilweise noch erkennbare den Partikel vollständig umgebene Mantel aus kleinen Magnetitkristallen („magnetite rim“) sowie die zahlreichen NiS-Tröpfchen an der Oberfläche. Für zweiteres spricht die annähernd rundliche Form. Ein Querschnitt wäre nötig für eine eindeutige Zuordnung. Bis dahin wird er dem Typ Scoriaceous zugeordnet.

EDS-Spektrum des Mikrometeorits THMM982
EDS-Daten von THMM982, die Zuordnung von Kobalt (Co) in der Bulk-Messung muss noch einmal überprüft werden

Ein weitere Partikel bereitete Schwierigkeiten bei der Einordnung. Optisch ähnelt er dem Typ Vitreous, besitzt einen kleinen Metalltropfen, doch die chemische Zusammensetzen weicht vom chondritischen Spektrum ab: zu hohe Werte von Al, Ca, Ti, Na und K. Letztendlich wurde er als terrestrisch eingeordnet.

EDS-Spektrum des Partikels Set36-37
EDS-Daten eines nicht als Mikrometeorit eingeordneten Partikels: der glasartige Partikel mit einem Metaltropfen hat deutlich erhöhte Werte von Al, Ca (und Ti), was zunächst für einen Mikrometeorit des Typs CAT sprechen könnte, der durch besonders hohe Aufschmelztemperaturen gekennzeichnet ist. Allerdings steht dazu im Wiederspruch, dass gleichzeitig auch die als volatil geltenden Elemente Na und K vorkommen. Zudem ist der Partikel nicht weiß sondern bräunlich. Auffällig ist noch das Vorkommen eines kleinen Metalltröpfchens (md), das neben Eisen auch Nickel und Kobalt enthält, was wiederum typisch für extraterrestrische Partikel wäre. Dennoch wird der Partikel bis zu einer späteren genaueren Untersuchung als terrestrisch eingeordnet.

Der überwiegende Anteil der Partikel wurde vor der Analyse am Elektronenmikroskop nochmals im Ultraschallwasserbad gereinigt, einige, insbesondere kleinere und nicht-schwarze Partikel wurden hingegen nicht gereinigt, da die Gefahr, diese bei diesem Prozess zu verlieren, relativ hoch ist. In den Elektronenmikroskopbildern äußern sich die Unterschiede zwischen derart gereinigten und ungereinigten Partikeln im Gegensatz zur letzten Probenahme diesmal nicht deutlich. Nicht nochmal einzeln gereinigt wurden die Funde THMM988, THMM989, THMM990, THMM992 und THMM993.

Die anschließende Tabelle zeigt die Größen und daraus errechneten Massen der gefundenen Mikrometeorite.

Nr.Typ Größe
(mittlerer
Durchmesser)
Masse
(errechnet bei angenommener
Dichte von 2,7 g/m³)
THMM973BO292 µm35,0 µg
THMM974PO192 µm9,9 µg
THMM975BO166 µm6,5 µg
THMM976BO249 µm21,7 µg
THMM977CC (Turtleback)200 µm11,3 µg
THMM978CC239 µm19,3 µg
THMM979PO209 µm12,8 µg
THMM980PO190 µm9,7 µg
THMM981CC166 µm6,5 µg
THMM982Scoriaceous MM200 µm11,2 µg
THMM983CC (Microcrystalline)171 µm7,1 µg
THMM984PO133 µm3,3 µg
THMM985Vitreous161 µm5,8 µg
THMM986Vitreous131 µm3,2 µg
THMM987PO180 µm8,2 µg
THMM988PO104 µm1,6 µg
THMM989CC (Turtleback)132 µm3,3 µg
THMM990PO128 µm3,0 µg
THMM991CC (Microcrystalline)98 µm1,3 µg
THMM992Vitreous102 µm1,5 µg
THMM993CC74 µm0,6 µg
Summe:182,7 µg
BO = Barred Olivine, CC = Cryptocrystalline, PO = Porphyritic Olivine

Diskussion

Im Vergleich zur vorhergehenden Beprobung des Dachs IKEA wurden in der gleichen Zeitspanne (35 Tage) diesmal 21 statt 9 Mikrometeorite nachgewiesen. Da diese jedoch im Mittel kleiner waren, fällt deren errechnete Gesamtmasse mit 182,7 g (gegenüber 213,5 g) etwas geringer aus.

Ein auf Basis der 182,7 g errechneter Eintrag kosmischer Partikel beträgt (bei 35 Tagen Akkumulationszeitraum und 1730 m² Dachfläche) 1,1 µg/m²/yr bzw. global 562,1 t/a.

Der aus dieser Probe errechnete Eintrag kosmischen Materials liegt damit in vergleichbarer Größenordnung wie bei der letzten Messung und bei 37,5 % des von Suttle & Folco (2020) anhand antarktischer Proben ermittelten Wertes.

Es bleibt abzuwarten, welche Werte die nächsten Messungen bringen werden. Im Frühjahr 2022 kann es hoffentlich mit den Untersuchungen weitergehen.


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