Diane's Sikhote-Alin Meteorite Page

von

Diane Neisius

Am 12. Februar 1947 ereignete sich an der sibirischen Pazifikküste einer der interessantesten Meteoritenfälle des 20. Jahrhunderts. Bei klarem Winterwetter raste um 10:38 Ortszeit ein gleißender Feuerball, heller als die Sonne, über den Himmel und brach kurz vor Erreichen der Erdoberfläche unter mehrfachem donnernden Krachen auseinander. Ungefähr 100 Tonnen meteoritischen Materials wurden in zehntausenden von Fragmenten im Nadelwald des Sikhote-Alin- Gebirges nördlich von Wladiwostok verstreut, größere Bruchstücke schlugen Krater mit bis zu 26 Meter Durchmesser.
Dieses Ereignis gehört zu den bestuntersuchten Meteoritenfällen überhaupt, und doch wurde im "Westen" lange Zeit wenig oder nichts davon bekannt, was sich in den letzten Jahren glücklicherweise geändert hat.

Der Orbit

Der Orbit

Dank des Falles am hellichten Tag bei klarem Wetter wurde der Flug des Feuerballes von vielen Augenzeugen der Städte in Ostsibirien beobachtet. Aufgrund der Auswertung dieser Daten wurde von Fesenkov [1] die Bahn des Mutterkörpers des Sikhote-Alin- Meteoriten berechnet.
Für die in diesem Abschnitt eingefügten Bilder habe ich die in [1] berechneten Bahnparameter leicht angepaßt in den Sonnensystemsimulator Celestia 1.3.2 von Chris Laurel eingegeben.

Die wahrscheinliche ehemalige Umlaufbahn des Sikhote-Alin- Meteoroiden gleicht der vieler kleiner Körper im Sonnensystem. Es handelt sich um eine Ellipse, die in ihrem sonnenfernsten Punkt bis in den Asteroidengürtel des Sonnensystems hinausführt. Das spricht für den Ursprung des Körpers von dort; möglicherweise ist er bei Kollisionen von Asteroiden untereinander erzeugt worden.
Auf seiner 1132 Tage dauernden Umkreisung der Sonne befand sich der Meteoroid übrigens jeweils nur für zwei Tage innerhalb der Erdbahn. Das nebenstehende Diagramm zeigt die Situation ungefähr einen Monat vor der Kollision mit der Erde; der Widderpunkt befindet sich links.

Am 7. Januar 1944 durchlief der Meteoroid zum letztenmal als eigenständiger Himmelskörper den sonnennächsten Punkt seiner Bahn. Der Abstand von der Sonne betrug hier 147.02 Millionen Kilometer. Man beachte die Unterschiede der scheinbaren Sonnengröße in diesem und im folgenden Bild vom sonnenfernsten Punkt aus.

Den sonnenfernsten Punkt im Asteroidengürtel erreichte der Sikhote-Alin- Meteoroid zum letztenmal am 6. August 1945. Der Abstand von der Sonne betrug nun 486.68 Millionen Kilometer. Von dieser Position aus hätte ein Beobachter das gesamte innere Sonnensystem als Panorama sehen können.
Zur Verdeutlichung sind im obigen Bild die Bahnen der Planeten eingezeichnet; der Übersichtlichkeit halber ist die Erdbahn blau und die Marsbahn rot eingefärbt.

Etwas weniger als zwei Wochen vor dem Zusammenstoß mit der Erde: nachdem schon seit dem Jahresanfang 1947 die Erde als kleine, wachsende Scheibe sichtbar war, ließ sich am 1. Februar 1947 vom Meteoroiden aus das Erde-Mond- System als himmlisches Panorama beobachten.

Auf diesem Bild vom 11. Februar 1947, sechs Stunden vor dem Einschlag, ist deutlich zu sehen, daß der kleine Himmelskörper sich der Erde von nördlich ihrer Bahnebene aus näherte. Rechts (im Bild rechts unten) auf der Erde war das Nordpolarmeer mit der Eiskappe zu sehen. Da auf der Nordhalbkugel im Februar Winter ist, lagen sie im Schatten. Weiter links befand sich Kanada im Tageslicht.

Ostsibirien hart voraus: etwas weniger als zwei Stunden vor dem Aufschlag wurden auf der Erde schon eine Menge Details sichtbar. Das Bild zeigt in der Wolkenlücke die sibirische Halbinsel Kamtschatka.
Die Atmosphäre der Erde, am Rand als dünner hellblauer Saum zu sehen, wird von Celestia übrigens ganz korrekt dargestellt.

Ein paar Minuten vor dem Fall am 12. Februar 1947 um 00:38 Weltzeit (10:38 Ortszeit) hätte ein Beobachter auf dem Meteoroiden sich schleunigst aus dem Staub machen müssen.
Man sieht in der rechten Bildhälfte schon deutlich den dunklen Streifen des bewaldeten Sikhote-Alin- Gebirges. In Wirklichkeit hatte es dort Mitte Februar 1947 allerdings geschneit.
Im Meer erkennt man die Insel Sachalin und, zum Horizont hin, einen Teil Japans.

Wenige Sekunden vor dem Einschlag erreicht der Meteoroid die äußersten Ausläufer der Erdatmosphäre in 100 km Höhe und wird durch die Reibungshitze sofort bis zur Weißglut erhitzt. Für die erstaunten Bewohner des Planeten unter ihm wird er nun als heller Feuerball am Himmel sichtbar.

Der Fall

Die Feuerkugel, die am 12. Februar 1947 über dem Sikhote-Alin- Gebirge von Nord-Nordosten kommend durch den Himmel raste, wurde bei klarem Wetter von mehr als 240 Augenzeugen beschrieben, von denen einige Aussagen in [7] wiedergegeben sind. Es herrscht Einigkeit darüber, daß der Feuerball zuerst als einzelner Körper flog. Ein Schulmädchen beschrieb ihn "als ob sich ein Stück von der Sonne gelöst hätte." Unter lautem Donner wie von Kanonen brach der Körper dann auseinander, in mehreren Einzelexplosionen und nicht kontinuierlich, wie die Beobachter ausdrücklich betonen. Die Einzelstücke hatten die "Form von Kerzenflammen und zogen kleine Feuer und Funken hinter sich her", flogen jedoch weiter als kohärenter Schwarm. Über die Farbe der Erscheinung herrscht Uneinigkeit (rötlich, pink, blau oder grünlich), es ist jedoch nicht klar, ob die Aussagen sich auf die hell glühenden Köpfe oder die Meteorschweife beziehen (vergleiche hierzu auch das Video des Peekskill-Meteoriten von 1992!).
Ein sechzehnjähriger Junge hielt den Meteorschwarm für eine amerikanische Atomwaffe - schließlich lag die Bombardierung von Hiroshima erst anderthalb Jahre zurück.
Der fliegende Schwarm hinterließ eine breite dunkle Rauchspur, die noch für Stunden am Himmel zu sehen war. Von Iman an der Transibirischen Eisenbahn aus hielt der russische Künstler P. I. Medvedev seine Impressionen in einem Gemälde fest.

Nach dem Fall setzte die wissenschaftliche Untersuchung sofort ein. Schon drei Tage später fanden von Chabarovsk kommende Flugzeuge die frischen braunen Einschlagkrater in der verschneiten Taiga. Die erste Expertengruppe erreichte das Gebiet nach etwa einem Monat.
Von da an wurden fast jährlich Expeditionen zum Fallgebiet unternommen. Rund 100 Einschlagkrater wurden in dem Gebiet gefunden; insgesamt 23 Tonnen meteoritischen Materials wurden in die Akademie der Wissenschaften in Moskau geschafft, das größte geborgene Einzelstück wiegt 1.75 Tonnen. Insgesamt wurde die Menge des gefallenen Materials auf 70 bis 150 Tonnen geschätzt.
Analysen zeigten, daß dort im Sihote-Alin- Gebirge ein großer Eisenmeteorit gefallen war. Die Kristallstruktur wurde zu oktaedrisch vom Typ IIAB bestimmt, nach [5] sind die Hauptbestandteile des Materials Eisen (93.3%), Nickel (5.3%), Cobalt (0.5%), Schwefel (0.5%), Phosphor (0.3%) und Kupfer (0.03%). An nichtmetallischen Mineralien wurden Schreibersit, Troilith und Chromit gefunden.
Dennoch wurde im Ausland nahezu nichts über diesen großen Meteoritenfall bekannt. Berichte wurden mit wenigen Ausnahmen ([2,3]) fast nur in Russisch publiziert (z.B. [1,4,5]), und durch seine Nähe zur Flottenbasis Wladiwostok lag das Fallgebiet in einem Sperrgebiet. Das änderte sich erst 1991 mit der Auflösung der Sowjetunion. Seitdem haben ungezählte Fragmente ihren Weg in Privatsammlungen rund um die Welt gefunden. "Sikhote-Alins" gehören für den Laiensammler nicht nur zu den erschwinglichsten, sondern auch zu den schönsten Stücken.

Die Fragmentation

Gängigen physikalischen Modellen zufolge wird einem Meteoroiden von der Größe und Geschwindigkeit Sikhote Alins rund die Hälfte seiner Ausgangsmasse durch die Luftreibung abgeschmolzen werden [6]. Demzufolge sollte der Körper vor dem Eintritt in die Erdatmosphäre eine Masse von rund 200 Tonnen besessen haben. Das entspricht in etwa einer Kugel von 4 Meter Durchmesser.
Nebenstehende Graphik veranschaulicht die Größe anhand einer maßstabsgerecht hineinkopierten sitzenden Figur der Autorin.
Die Form des Meteoroiden ist rein hypothetisch; jedoch ist für einen Oktaedriten eine kugelig-ellipsoidische bis polyedrische Form ganz gut denkbar [4].

Die folgenden Diagramme folgen der Publikation von Krinov [4], in der das Zerbrechen des Meteoroiden in der Atmosphäre aufgrund der ausgewerteten Funde im Streufeld des Falles aufgeschlüsselt wird. Die einzelnen Stadien des Zerbrechens lassen sich klar voneinander unterscheiden; man gibt heute im allgemeinen vier Hauptstadien an. Das langsame "Abbröckeln", das bei den Einzelteilen im Flug sicher auch noch stattgefunden hat, ist dabei aber nicht berücksichtigt.

1. Fragmentation
Nachdem der Mutterkörper beim Eintritt in die dichteren Schichten der Erdatmosphäre in rund 80 km Höhe schon intensiv zu glühen begonnen hat und als Feuerkugel sichtbar geworden ist, wird in rund 10 km Höhe der Luftwiderstand so groß, daß die Materialfestigkeit von Eisen ihm nicht mehr standhalten kann. Der Körper zerbricht, es kommt zur ersten Fragmentation.
In der Folge werden die kleineren Fragmente stärker vom Luftwiderstand gebremst als die großen, der Schwarm also zu einer Trümmerschleppe auseinandergezogen. Diese Bruchstücke aus der ersten Fragmentation werden in diesem und allen folgenden Diagrammen rot dargestellt.

2. Fragmentation
In rund 3 bis 4 km Höhe kommt es zum nächsten Stadiums des Aufbrechens: die Luftdichte ist hier unten so groß geworden, daß auch die gerade entstandenen Bruchstücke trotz ihrer kleineren Querschnittsfläche dem Druck nicht mehr standhalten können. Die beiden größten im Schwarm ganz vorn fliegenden Teile brechen ihrerseits noch einmal auseinander. Das bezeichnet man als zweite Fragmentation.
Da die neuen Bruchstücke jetzt viel kleiner sind, werden sie natürlich auch vom Luftwiderstand viel stärker gebremst. In der Folge holt der Rest des Hauptschwarms diese neuen Trümmerschwärme wieder ein. Die Bruchstücke aus der 2. Fragmentation werden hier und in den folgenden Diagrammen blau dargestellt.

3. Fragmentation
Schon ziemlich dicht über dem Boden, in ca. 1500 Meter Höhe, ist die Luftdichte noch höher geworden. Noch einmal kommt es deshalb zum Aufbrechen von Trümmern, dem dritten.
Betroffen sind davon Teile aus beiden vorhergehenden Fragmentationen. Zum einen zerbricht das größte noch existierende Stück des Schwarmes aus der ersten Fragmentation, das jetzt ganz vorne fliegt. Zum anderen werden drei große Teile aus der zweiten Fragmentation vom Luftwiderstand regelrecht zermalmt und zerplatzen in Tausende von kleinen Trümmern. Beides ist im nebenstehenden und noch folgenden Diagramm grün dargestellt.
Der fliegende Schwarm befindet sich nun allerdings schon so dicht am Boden, daß der Luftwiderstand keine Zeit mehr hat, die neuen kleinen Bruchstücke in die Trümmerschleppe "richtig einzusortieren". Sie kommen deshalb gegenüber einem "normalen" Meteoriten- Streufeld an eigentlich "verkehrten" Stellen zu liegen.

4. Fragmentation
Die größten jetzt noch existierenden Teile des Mutterkörpers haben zwar schon einen Großteil ihrer kosmischen Geschwindigkeit verloren, schlagen aber dennoch mit schätzungsweise immer noch 500 m/s in den Boden ein. Durch die Wucht des Einschlages werden sie in Tausende von Splittern zerfetzt, die zwischen den Kratern zu liegen kommen. Der größte Krater hat übrigens einen Durchmesser von 26 Metern und ist 6 Meter tief [2,3].
Diese auch als "Schrapnelle" bezeichneten Fetzen vom Einschlag sind also beim insgesamt vierten Zerbrechen von Teilen aus dem Meteorschwarm entstanden. Deshalb bezeichnet man den Einschlag auch als vierte Fragmentation.
Viele der kleineren Stücke aus dem Schwarm sind inzwischen aber vom Luftwiderstand so sehr gebremst worden, daß sie nur noch im freien Fall zur Erde stürzen; ihr Aufprall wird von der Schneedecke abgefedert, so daß es neben Splittern eine Menge von guterhaltenen Individuen aus diesem Fall gibt.

Im nebenstehenden Diagramm ist noch einmal das Streufeld des Sikhote-Alin-Falles als schematische Karte dargestellt. Norden ist oben; die Farben entsprechen den obigen Diagrammen zur Fragmentation.
Man erkennt neben der roten Ellipse des Hauptstreufeldes die kleineren Ellipsen in Blau und Grün, die den in der zweiten und dritten Fragmentation erzeugten sekundären Trümmerschleppen entsprechen. Die Fragmente aus den "grünen" Zonen sind dabei im allgemeinen eigentlich "zu klein" für eine Position so weit vorne im Hauptstreufeld.
Die schwarzen Punkte bezeichnen große Einschlagkrater. Hier finden sich die vielen Splitter der 4. Fragmentation; die Funde aus den roten und blauen/grünen Ellipsen sind alles Individuen. Darstellung nach [4].

Die Funde

Durch den glücklichen Umstand, daß der Sikhote-Alin- Meteoroid in mehreren, klar definierten Stadien in der Luft zerbrochen ist, gibt es im Streufeld die unterschiedlichsten Funde. Zwei große Hauptklassen lassen sich dabei unterscheiden, nämlich die silbrigen "Schrapnelle", scharfkantike Stücke, die in der Form an Granatsplitter erinnern und allesamt während der 4. Fragmentation beim Einschlag erzeugt wurden, und die schwärzlichen "Individuen", abgerundetere Stücke, die klein genug waren, um noch in der Luft genügend abgebremst zu werden, so daß sie unbeschädigt landen konnten.
Die schwarze Kruste der Individuen ist beim Schmelzen der Oberfläche durch die Luftreibung entstanden. Tatsächlich lieferte Sikhote-Alin durch sein stückweises Zerbrechen so viele verschiedene Individuen, daß allgemein das Abschmelzen eines Meteoriten in der Erdatmosphäre durch diesen speziellen Fall erstmals im Detail verstanden werden konnte. Man fand nämlich Stücke mit unterschiedlich tief eingebrannten Schmelzlöchern (Rhegmaglyphen), die zu unterschiedlichen Fragmentationsstufen gehörten.
Rhegmaglyphen entstehen offenbar, wenn sich hinter dem Überschallknall, den ein Meteoroid beim Flug in der Atmosphäre vor sich herschiebt, um ihn herum Luftwirbel bilden. Bei den hohen Geschwindigkeiten und Temperaturen bohren die Wirbel regelrecht Löcher in die Oberfläche. Stücke aus der 1. Fragmentation, die am längsten eigenständig geflogen sind, weisen deswegen manchmal schon fast halbkugelförmige Vertiefungen auf. Bei Stücken aus der 2. Fragmentation, die weniger lange allein unterwegs waren, sind dies erst flache Näpfe, während manche Stücke der 3. Fragmentation noch rundlich wirken, so als seien eben erst die Bruchkanten abgeschmolzen. Und die Splitter der 4. Fragmentation, die ja nie dem Luftwiderstand ausgesetzt waren, haben ihre scharfen Kanten behalten.

Nebenstehend einige Beispiele für Funde aus dem Streufeld des Sikhote-Alin- Meteoriten. Man erkennt zwei kleinere Schrapnelle aus der 4. Fragmentation; beiden sieht man noch an, wie sie beim Einschlag verbogen und zerrissen wurden.
Die beiden größeren Stücke sind Individuen, die noch ihre schwärzliche Schmelzkruste besitzen. Das größere von beiden hat ausgeprägte Rhegmaglyphen und stammt vermutlich aus der zweiten Fragmentation. Das kleinere Individuum ist rundlicher und hat kaum Schmelzgruben entwickelt; es könnte daher ein Exemplar der dritten Fragmentation sein.
Die gezeigten Stücke haben Massen von 24, 21, 8 und 5 Gramm und gehören zur Privatsammlung der Autorin. Sie sind unverkäuflich.

Referenzen

[1] Fesenkov, V. G., in: Meteoritika 9 (1951), S. 27
[2] Krinov, E. L., in: Sky and Telescope, May 1956, S. 300
[3] Krinov, E. L., in: Sky and Telescope, Feb. 1969, S. 87
[4] Krinov, E. L., in: Meteoritika 34 (1975), S. 3
[5] Yavnel, A. A., in: Meteoritika 34 (1975), S. 21
[6] Hills, J. G. und Goda, M. P., in: Astronomical Journal 105 (1993), S. 1114
[7] Gallant, R. A., in: Sky and Telescope, Feb. 1997, S. 50