Fakultätsbericht 2016-2017

Abb. 2. Topographie eines durch Laserbeschuss erzeugten Mikrokraters auf der Oberfläche des Minerals Olivin. Im Sonnensystem sind atmosphärefreie Körper einem stetigen „Regen“ von hochenergetischen Teilchen und elektromagnetischer Strahlung aus- gesetzt. Dieser Prozess der Weltraumverwitte- rung verändert die Mineraloberflächen und beein- flusst damit spektroskopische Fernbeobachtungs- daten. Durch die Weltraumverwitterung entstehen zum Beispiel winzige Kügelchen aus metalli- schem Eisen, die eine Rotverschiebung in den Spektren verursachen. Die Schädigung der Mineraloberflächen und die damit einhergehenden spektroskopischen Veränderungen werden im Rahmen der Forscher- gruppe „Trümmerscheiben in planetaren Syste- men“ (FOR 2285) erforscht. Dabei werden rele- vante Minerale mit einem gepulsten (fs) Laser bestrahlt und mithilfe elektronenmikroskopischer Verfahren nachuntersucht. Die Beobachtungen an Olivin, dem Hauptmineral des inneren Sonnen- systems, zeigen eine komplexe Oberflächen- struktur aus Schichten, die neben den Eisenkü- gelchen auch eine Verglasung und Deformation FORSCHUNG — 117 Weltraumverwitterung im Experiment belegen. Die gewonnenen Daten sind von funda- mentaler Bedeutung für die Interpretation von Fernbeobachtungsspektren und die Oberflächen- beschaffenheit von atmosphärefreien Körpern im Sonnensystem. [3] Fazio, A., Harries, D., Matthaeus, G., Mutschke, H., Nolte, S., Langenhorst, F.(2018): Femtosecond laser irradiation of olivine single crystals: Experimental simulation of space weathering, Icarus 299, 240-252, DOI 10.1016/j.icarus.2017.07.025 . Minerale unter dynamischer Kompression Einschläge von Asteroiden und Kometen sind hochdynamische Prozesse, die die Entstehung und Entwicklung der Erde maßgeblich geprägt haben. Unter den Extrembedingungen eines Im- pakts zeigen Minerale einzigartige diagnostische Veränderungen, die in Experimenten reproduziert und kalibriert werden. Im Rahmen der Forscher- gruppe MEMIN (FOR 887) wurden neue dynami- sche Experimente mit Diamantstempelzellen und Lasern an Synchrotonanlagen (z. B. DESY) getes- tet, die eine in situ Untersuchung der Natur und Kinetik von Phasenumwandlungen mit extremer Zeitauflösung ermöglichen. Ein wesentlicher Befund dieser Experimente ist, dass sich gesteinsbildende Minerale wie Quarz nicht direkt in Hochdruckphasen umwan- deln, sondern über das Zwischenstadium eines Glases bzw. einer Schmelze entstehen. [4] Carl, E.R., Mansfeld, U., Liermann, H.P., Danilewsky, A., Langenhorst, F., Ehm, L., Trullenque, G., Kenkmann, T. (2017): High- pressure phase transitions of α-quartz under nonhydrostatic dynamic conditions: A reconnaissance study at PETRA III. Meteoritics & Planetary Science 52(7), 1465-1474, DOI 10.1111/maps.12840. Abb. 3. Aufnahme einer am Deutschen Elektronen- Synchroton (DESY) genutzten membran- gesteuerten Dia- mantstempelzelle. [9 Gleason, A.E., Bolme, C.A., Lee, H.J., Nagler, B., Galtier, E., Kraus, R.G., Sandberg, R., Yang, W., Langenhorst, F., Mao, W.L. (2017): Time- resolved diffraction of shock-released SiO 2 and diaplectic glass formation. Nature Communications 8, 1481, DOI 10.1038/s41467-017- 01791-y.