Einführung

Was ist ein Mikrometeorit?

Ein Mikrometeorit ist ein staub- bis sandkorngroßer Gesteinspartikel interplanetaren Ursprungs, der die Erdatmosphäre durchquert und die Erdoberfläche erreicht hat. Durch Reibung mit Molekülen der Erdatmosphäre wurde dieser dabei erhitzt und leicht bis sehr stark chemisch-mineralogisch verändert.

Davon sind abzugrenzen:

- Bruchstücke von größeren Meteoriten in der Größe von einigen Millimetern – Minimeteorite genannt

- winzige Gesteinskügelchen, die entstehen, wenn sich Partikel von größeren Meteoriten bei Durchtritt der Erdatmosphäre ablösen, aufschmelzen und dann als wieder erkaltete Kügelchen auf die Erde fallen – „Ablationskügelchen“ (engl. Ablation Spherules) oder meteoritischen Abbrand genannt

- kleine Gesteinspartikel, die auf Oberflächen von Satelliten oder anderen künstlichen Raumflugkörpern im Orbit der Erde einschlagen – ebenfalls oft Mikrometeorite genannt

- winzige Gesteinspartikel interplanetarer Herkunft, die in der Stratosphäre (in ca. 20-25 km Höhe) im Luftstrom treiben und experimentell mithilfe von Flugzeugen eingefangenen werden – meist als IDPs (engl. Interplanetary Dust Particles) bezeichnet, manchmal aber auch Mikrometeorite genannt

- kleine Gesteinspartikel interplanetarer Herkunft, die auf anderen Planeten oder Monden niedergegangen sind – ebenfalls Mikrometeorite genannt

Die Ausführungen auf dieser Internetseite beziehen sich auf Mikrometeorite nach obenstehender Definition ohne die davon abzugrenzenden Objekte zu berücksichtigen.

Wie entstehen Mikrometeorite?

Ein Mikrometeorit hat seinen Ursprung in einem interplanetaren (kosmischen) Gesteinspartikel von einigen Mikrometern bis wenigen Millimetern Größe.

Diese kleinen Gesteinspartikel entstehen bei Kollisionen von Asteroiden oder Meteoriden vorwiegend im Asteroidengürtel und durch Ausdampfungen von Kometen bei Annäherung zur Sonne sowie möglicherweise auch durch Auswurf bei Asteroiden- und Kometeneinschlägen in andere Planeten und Monde. Denkbar ist auch, dass einige Kleinstpartikel interstellaren Ursprungs sind.

Das Reservoir an kosmischem Staub in Nähe der Erdumlaufbahn um die Sonne (engl. zodiacal cloud) verändert sich – in geologischen Zeiträumen betrachtet – ständig: Partikel größer als ca. 1 µm spiralieren durch gravitative Anziehung bzw. durch den sogenannten P-R drag der Sonne entgegen und können dann bei Kreuzung einer Planeten- oder Mondbahn auf einen solchen treffen. Bei Partikeln kleiner als ca. 1 µm hingegen überwiegt der Sonnenstrahlungsdruck, weshalb diese in die äußeren Bereiche des Sonnensystems hinausbefördert werden. Beiden ständigen Entleerungsprozessen des Staub-Reservoirs steht eine Befüllung durch neue Kollisionen oder Kometenausgasungen entgegen.

Aufgrund der hohen Geschwindigkeit der Staubpartikel im interplanetaren Raum (Relativgeschwindigkeiten zur Erde meist zwischen ca. 11 und 72 km/s) heizen sich diese bei Eintritt in die Erdatmosphäre in ca. 70-100 km Höhe durch die Wechselwirkung mit Luftmolekülen rasch auf und werden binnen Sekunden abgebremst. Dabei können Teile abgesprengt oder abgeschmolzen oder ganze Partikel auseinander gesprengt werden. Partikel von einigen Millimetern Größe kann man nachts bei klarem Himmel indirekt als „Sternschnuppen“ beobachten. Kleinere Staubkörner, die oft nicht vollständig verglühen und dann als Mikrometeorite auf die Erde fallen, rufen keine sichtbaren Leuchterscheinungen hervor, sind aber mit Hochleistungs-Radarteleskopen ebenfalls registrierbar.

Das Aufheizen führt zur chemischen-mineralogischen Veränderung des Partikels. Dies reicht je nach Höhe der Temperatur und Dauer der Aussetzung einer hohen Temperatur von einem Erhitzung oder Anschmelzen der Partikeloberfläche bis zum vollständigen Aufschmelzen des Partikels. In letzterem Fall rekristallisiert die Schmelze bei der anschließenden schnellen Abkühlung wieder. Solche Mikrometeorite haben dann meist eine annähernd rundliche Form und deshalb bezeichnet man sie auch als kosmische Sphärulen. Der überwiegende Teil der in urbanen Gebieten bisher gefunden Mikrometeorite sind solche „kosmischen Kügelchen“.

Genese kosmischer Spherulen und un-/teilgeschmolzener Mikrometeorite im Prozess des Erdatmospherendurchtritts

Der Grad des Aufheizens des interplanetaren Staubkorns erhöht sich:

- mit dessen Geschwindigkeit bei Eintritt in die Erdatmosphäre

- mit dessen Masse und Dichte

- je steiler dessen Eintrittswinkel

Das Abbremsen des Partikels durch die Kollision mit Luftmolekühlen und der Prozess des Aufschmelzens und der Rekristallisation vollzieht sich innerhalb weniger Sekunden. Anschließend geht dieser in „Fallgeschwindigkeit“ als Mikrometeorit auf der Erdoberfläche nieder oder verbleibt bei geringer Masse vorher noch einige Zeit in höheren Luftschichten.

Wie häufig sind Mikrometeorite?

Die Schätzungen und Berechnungen der Gesamtmasse der Mikrometeorite, die in heutiger Zeit jährlich auf die Erde niederfallen beträgt etwa zwischen 1500 und 5000 t. Rechnet man einmal mit 1500 t weiter und geht dabei von einem mittleren Gewicht eines Mikrometeorits von etwa 5 µg aus, so ergibt sich eine Zahl von rund 300 Billionen Mikrometeoriten, die pro Jahr auf die Erde treffen oder anders ausgedrückt: im Mittel 1 Mikrometeorit pro Jahr pro knapp 2 m² Oberfläche. Diese Werte können zur groben Orientierung dienen.

Im Grunde liegen also „überall“ in großen Mengen Mikrometeorite auf der Erde. Deren Gesamtmasse übersteigt die von Meteoriten um ein Vielfaches. Dennoch wurden bisher vielleicht gerade mal einige wenige Teelöffel Material an Mikrometeoriten auf der Erde gesammelt. Die Schwierigkeit liegt in der Extraktion aus dem umgebenden irdischen Staub.

Aus Analysen von Sedimenten weiß man, dass der Zustrom an Mikrometeoriten über die Erdgeschichte hinweg nicht gleichmäßig erfolgte. Und es gibt die Vermutung, dass in der sehr frühen Erdgeschichte, zur Zeit des Großen Bombardements (engl. Late Heavy Bobardment) rund 600 Mio. Jahre nach Entstehung der Erde nicht nur Meteoriteneinschläge um ein vielfaches häufiger waren als heute, sondern auch die Menge der auf die Erde fallenden Mikrometeorite. Diese können einen substanziellen Beitrag zur Anreichung von Wasser auf der Erde geliefert haben.

Woran erkennt man einen Mikrometeorit?

Aufgrund unterschiedlicher Zusammensetzungen der originären Partikel, aufgrund sehr unterschiedlicher chemischer Veränderungsprozesse dieser bei Durchqueren der Erdatmosphäre, aber auch aufgrund ihrer verschiedenen Größen und Rotationsverhalten und nicht zuletzt aufgrund unterschiedlich langer Zeiträume auf der Erde, denen sie Verwitterungsprozessen ausgesetzt sind, variiert das Erscheinungsbild von Mikrometeoriten stark.

Man kann zunächst zwischen nichtgeschmolzenen Mikrometeoriten und geschmolzenen und anschließend rekristallisierten Mikrometeoriten (Sphärulen) unterscheiden, wobei es Übergangsformen gibt. Erstere können fragile, poröse Gebilde sein aber auch kompaktere festere. Letztere sind in der Regel stabile und allenfalls zum Teil poröse Gebilde. Erstere weisen oft eine durch die Hitze bei Eintritt in die Erdatmosphäre hervorgerufene Veränderung der Oberfläche auf, was sich am deutlichsten im Querschnitt zeigt. Letztere weisen charakteristische Kristallisationsformen auf, die wiederum abhängig von der chemischen Zusammensetzung und den erreichten Temperaturen bzw. der Zeitspanne der Rekristallisation sind. Die Variation der rekristallisierten Sphärulen reicht bei den häufigeren Typen von glasartiger über mikrokristalliner Struktur, hin zu bänderförmig kristallin bis zu porphyritisch (große Kristalle in feinkristalliner oder glasartiger Matrix). Es gibt kompakte und poröse Formen. Gelegentlich finden sich eisen- und nickelhaltige Tropfen am Außenrand einer Sphärule. Der überwiegende Teil der Mikrometeorite ist dunkelgrau bis schwarz, einige sind jedoch grün, braun oder weiß. Wie man die meisten der Mikrometeorite erkennen kann, ist hier (im zweiten Teil) beschrieben.

Zwar gibt es eine Reihe von Charakteristika, an denen man Mikrometeorite als solche identifizieren kann, allerdings ist deren Gesamterscheinungsbild den zahlenmäßig fast überall weit überlegenen menschgemachten Staubpartikeln recht ähnlich. Letztere entstehen durch vielfältige industrielle Prozesse, z. B. durch Flex-, Schweiß- oder andere Bauarbeiten mit Metall oder Gestein oder auch als Überbleibsel von Feuerwerkskörpern. Auch einige natürliche Prozesse können ähnliche Partikel hervorrufen – sie spielen mengenmäßig aber nur lokal (zeitlich oder räumlich) eine bedeutende Rolle.

9 Mikrometeorite

Wo findet man Mikrometeorite?

Grundsätzlich fallen Mikrometeorite weitgehend zufällig und damit gleichmäßig auf die Erde nieder. Dass sich die Probenahme zur wissenschaftlichen Erforschung der Mikrometeorite bislang auf einzelne ausgewählte Bereiche konzentriert, hat den Hintergrund, dass dort die menschgemachten Stäube stark reduziert sind oder gar nicht vorkommen. Letzteres gilt für Eisschichten oder Sedimente mit Ablagerungen aus der vorindustriellen Zeit. In Regionen fernab der menschlichen Zivilisation (z. B. Antarktis, Grönland, Atacama) sind menschgemachte Stäube an der Erdoberfläche zumindest mengenmäßig stark reduziert.

In vom Menschen bewohnten Gebieten galt das Auffinden von Mikrometeoriten lange Zeit als Sisyphusarbeit bzw. unmöglich. Erst vor einigen Jahren hat der norwegische Jazzmusiker Jon Larsen zusammen mit dem Geologen Matthew Genge vom Imperial College London gezeigt, dass dies möglich ist. Nicht zuletzt dank der Pionierarbeit und Dokumentation des Norwegers, nimmt die Zahl der erfolgreichen urbanen Mikrometeoritensammler weltweit rasant zu. Eine Beschreibung geeigneter Orte für die Suche gibt es hier.

7 Schritte zum eigenen Mikrometeorit: Schritt 1 – Einen geeigneten Probenahmeort bestimmen

Wo findet man Mikrometeorite?

Grundsätzlich fallen Mikrometeorite weitgehend zufällig und damit gleichmäßig verteilt auf der Erde nieder. Es liegen also überall auf der Erde Mikrometeorite am Boden. Die Schwierigkeit liegt darin, sie zu finden und sie zu erkennen, zum einen aufgrund ihrer geringen Größe (die meisten Mikrometeorite sind zwischen 0,1 und 0,3 mm groß) und zum anderen aufgrund der Ähnlichkeit zu anderen (insbesondere industriellen) Stäuben, die mengenmäßig den Mikrometeoriten weit überlegen sind. Man muss also akzeptieren, dass eine genommene Probe großteils aus Staubpartikeln bestehen wird, die nicht Mikrometeorite sind. Dennoch kann man den Probenahmeort so wählen, dass die Konzentration an Mikrometeoriten im beprobten Material möglichst hoch bzw. überhaupt eine ausreichende Menge an Material vorhanden ist. Dafür gelten folgende Kriterien:

1. Der Probenahmeort sollte möglichst nur Material enthalten, das aus der Luft eingetragen wurde. Denn wenn zu den über die Luft verbreiteten Stäuben auch noch Material vom Boden hinzukommt, dann sinkt die Konzentration an Mikrometeoriten weiter ab.

2. Der Probenahmeort sollte so beschaffen sein, dass Stäube, die über die Luft eingetragen werden, über lange Zeiträume dort verbleiben, ohne vom Wasser weggespült oder vom Wind weggeweht zu werden. Je länger dieser Zeitraum, desto besser.

Was sind nun geeignete Standorte für die Suche? Im Nachfolgenden sind Standorte beschrieben, in denen ich bereits Mikrometeorite finden konnte.

Flachdächer von Gebäuden

Hier können sich über die Jahre Stäube ablagern. Kaum ein Dach ist so gut drainiert, dass die Stäube mit dem Regenwasser vollständig weggespült werden. Oft finden sich gerade um die Abflüsse herum Ablagerungen, in denen dann auch Mikrometeorite enthalten sein können. In trockenen Phasen werden Sedimente auf dem Dach oft an die Ränder, in Ecken oder an auf dem Dach aufstehende Hindernisse geweht und sammeln sich dort.

Foliendach mit Staubablagerungen von obenEin reliefertes Foliendach mit erkennbaren Sedimentablagerungen in Entwässerungsrinnen (Quelle: GoogleMaps)

Folgende Faktoren von Flachdächern steigern die Chance, später bei der Suche unter dem Mikroskop Mikrometeorite in der Probe zu finden:

1. möglichst hohe Dachrandabschlussprofile. Vorteil: auch bei starkem Wind verbleibt trockenes Sediment auf dem Dach und wird nicht über die Ränder hinausgeweht.

2. Flachdach hat eine Kunststoffabdichtung (Folienabdeckung). Vorteil: Von Kunststoffabdichtungen lösen sich keine Partikel ab, die sich dem Dachsediment beimischen und so die Beprobung stören, wie dies beispielsweise bei Dächern mit Dachpappe der Fall ist. Ist das Dach begrünt, so ist es kaum zu beproben.

3. hohes Alter des Daches. Vorteil: je älter das Dach, desto mehr Sediment (und damit auch Mikrometeorite) können sich dort potenziell ablagern

4. Nutzung des Dachs ausschließlich zu Wartungszwecken. Vorteil: minimaler Eintrag von Material durch Besucher.

5. geringe Wartung-/Reinigungsintensität. Vorteil: Durch Wartung und Reinigung gehen Sediment und somit auch Mikrometeorite verloren.

6. keine umstehenden Bäume, die Laub auf das Dach werfen. Vorteil: Sediment wird nicht durch organisches Material von Bäumen angereichert, was wiederum zu dazu führen kann, dass sich Moose oder bei stärkerer Bodenbildung sogar höhere Pflanzen dort ansiedeln. Beides erschwert die Beprobung.

Etwa 99 % der von mir gefunden Mikrometeorite stammen von Flachdächern, wobei dies auch der bevorzugte Standort der Beprobung war.

Dachrinnen von Gebäuden mit schrägen Dächern

Auch wenn Dachrinnen der Drainage dienen, so sind sie doch häufig nicht dazu optimal geneigt, und es bilden sich Senken, in den nach Regenschauern Wasser stehen bleibt und sich Sediment vom Dach ablagert. Dies kann auch der Fall sein, wenn das Abflussrohr beispielsweise durch Laub verstopft. Folgende Faktoren steigern die Chance, fündig zu werden:

1. hohes Alter der Dachrinne

2. seltene Reinigung der Dachrinne

3. unsauberes Gefälle mit Bildung stehender Pfützen in der Rinne nach Niederschlägen

Knapp 1 % der von mir gefunden Mikrometeorite stammen aus Dachrinnen.

Dachrinnenabflüsse

An Abflussrohren von Dachrinnen, die das Wasser mit Sediment nicht in die Kanalisation sondern auf den Boden fließen lassen, kann man mit einer „Magnetfalle“ metallhaltige Partikel aus dem abfließenden Wasser filtern. Eine solche Falle ist leicht installiert, man benötigt aber viel Geduld, weil die Falle mindestens einige Monate installiert bleiben sollte, bevor man darin einen Mikrometeorit erwarten kann. Zudem dürfte die Ausbeute häufig ausbleiben.

Ein Mikrometeorit meiner Sammlung stammt aus einer solchen Magnetfalle an einem Dachrinnenabflussrohr.

Regentonne

Fließt Regenwasser von der Dachrinne in eine Regentonne, so wird dorthin auch Sediment vom Dach gespült. Entsprechend könne sich also am Grund einer Regeltonne auch Mikrometeorite ablagern.

In Regentonnen hab ich selbst noch keinen Mikrometeorit finden können, allerdings hatte ich auch erst eine solche Beprobung.

Bodengebundene Ablagerungen

Wie oben erläutert kann man prinzipiell fast überall Mikrometeorite finden, auch im Straßenrinnstein, auf der länger nicht gereinigten Terrasse oder dem Balkon. Die Konzentration an Mikrometeoriten in diesen Sedimenten ist allerdings sehr gering und die Chance, einen solchen darin zu finden klein. Dennoch eignen sich diese Standorte dafür, sich mit der Methodik vertraut zu machen. Man sollte sich allerdings nicht der Hoffnung hingeben, darin seinen ersten Mikrometeorit zu finden, sondern den Zweck darin sehen, sich der weiteren Methodik anhand einer einfach zu beschaffenen Probe zu nähern und erste Erfahrungen zu sammeln.

In etwa zehn Versuchen konnte ich einen Mikrometeorit vom Straßenrand bergen und in etwa fünf Versuchen einen Mikrometeorit aus großen Steinbecken von temporär trockengelegten Springbrunnen.

Denkbar sind noch viele weitere Standorte, zu denen ich noch keine Erfahrungen gemacht habe. Beispielsweise wurden schon erfolgreich Mikrometeorite aus Sedimenten in einem See geborgen. Denkbar wäre auch die Beprobung von Schnee im Winter, möglichst nach einer längeren Zeit ohne Schneefall. Zudem gibt es vermutlich natürlich Fallen, wo sich Mikrometeorite ansammeln könnten. Oftmals sind hier jedoch individuelle Beprobungsmethoden erforderlich.

Im Weiteren wird der Schwerpunkt auf Flachdächer liegen, wo die meisten Erfahrungen vorliegen und die größten Erfolgschancen zu sehen sind.

7 Schritte zum eigenen Mikrometeorit: Schritt 2 – Falls notwendig, eine Betretungsgenehmigung für die Beprobung einholen

Wer eine Dachrinne eines Einfamilienhauses beproben möchte, braucht womöglich nur den Nachbarn zu fragen oder kann am eigenen Haus tätig werden. Wer ein Flachdach einer gewerblichen Anlage oder einer behördlichen Einrichtung beproben möchte, der hat einen etwas aufwendigeren Weg zu gehen.

Denn dazu braucht man nicht nur die Erlaubnis des Eigentümers, sondern muss in der Regel auch den Zutritt von diesem organisiert bekommen. Doch wen fragt man und wie fragt man?

Ich versuche hier auf Basis von 2 Jahren Erfahrung (etwa 30 Anfragen) und Eindrücken aus meinem eigenen Berufsumfeld in einem Unternehmen, einige Empfehlungen abzuleiten. Es mag aber durchaus ganz andere Wege geben, zum Erfolg zu kommen.

Wen fragt man?

Kennt man jemanden im Unternehmen persönlich, so sollte man den Kontakt nutzen, um in Erfahrung zu bringen, wer der richtige Ansprechpartner ist. Wenn man niemanden kennt, so bleibt der Blick ins Internet, wo heute fast jedes Unternehmen eine Präsenz hat. Im Impressum ist angegeben, wer das Unternehmen vertritt, sprich die Geschäftsführung, die Konzernleitung o. Ä. Ist diese auch im Gebäude angesiedelt, für das man die Anfrage stellt, dann empfiehlt es sich, die Anfrage dorthin zu richten. Denn in der Regel hat die Geschäftsführung auch darüber zu befinden, ob man sich der Anfrage annimmt oder nicht. Oft wird sie die Organisation dann an den technischen Leiter, Hausmeister, Facility Manager oder jemanden anderes delegieren. In Fällen, wo die im Impressum genannte Geschäftsleitung an einem anderen Standort angesiedelt ist, empfehle ich, stattdessen den Standortleiter namentlich ich in Erfahrung zu bringen, z. B. indem man bei der Information des Unternehmens anruft. Die Chance, dass sich eine nicht am Standort angesiedelte Leitung der Anfrage annimmt oder diese entsprechend weiterleitet, halte ich für eher gering, allerdings habe ich dazu keine Erfahrungen.

Anrufen, E-Mail oder Brief?

Die meisten Anträge habe ich per Brief gestellt, deshalb weil mir in der heutigen E-Mail-Flut ein Brief seriöser und beantwortenswerter vorkommt als eine E-Mail. Außerdem ist die ganze Anfrage natürlich erläuterungsbedürftig und das Lesen eines Briefes empfinden viele als angenehmer verglichen mit dem Lesen einer langen E-Mail. Auch gibt es in der Briefpost keinen Spam-Filter.

Es gibt zwei Fälle, wo ich im ersten Jahr einen Antrag per E-Mail gestellt hatte, ohne Resonanz, und im zweiten Jahr die gleiche Anfrage nochmal an die gleichen Adressaten per Brief wiederholt habe und dann in beiden Fälle auch die Zusage erhalten habe.

Den Weg der telefonischen Anfrage habe ich nicht verfolgt, aus dem Grund, weil ich selbst sehr ungern Entscheidungen auf Basis mündlicher Informationen am Telefon treffe und annehme, dass dies auch für viele andere gilt.

Der Euro für eine Anfrage per Post ist also vermutlich gut investiert. Allerdings sollte die Anfrage per Post auch die richtigen Informationen enthalten.

Was schreibt man?

Vielleicht versucht man sich zunächst mal in die Person hineinzuversetzen, an die man die Anfrage stellt: Typischerweise ein Geschäftsführer eines mittleren Unternehmens, viel Stress, viel Verantwortung, ständige Zeitknappheit, vorrangig die Belange des Unternehmens im Kopf. Was würde diese Person lesen wollen, um dem Brief Beachtung zu schenken, sich dann dazu zu entscheiden, für die Organisation Personal abzustellen, und zudem noch ein Risiko in Kauf zu nehmen, dass bei der „Dachbegehungen“ vielleicht irgendetwas passieren könnte, was ihn Schwierigkeiten beschert?

Ich kann diese Frage zwar nicht beantworten aber grundsätzlich habe ich mit folgenden Dingen positive Erfahrungen gemacht:

- Das Thema Mikrometeorite finden grundsätzlich viele interessant und spannend, nachdem man es Ihnen erläutert hat, denn viele könne mit dem Begriff erstmal wenig anfangen und haben auch keine Vorstellung davon, wie eine Beprobung abläuft. Das Thema hat also eine gute Chance, Interesse zu wecken. Entsprechend sollte man im Antrag kurz skizzieren: Was sind Mikrometeorite? Wo findet man Sie? Wozu dient die Suche? Was konkret hat man auf dem Dach vor?

- Wenn die Suche nicht nur reine Privatsache ist sondern irgendeinen öffentlichen Nutzen hat, so sollte man dies hervorheben: Arbeit man in einem Projekt mit anderen zusammen? Kooperiert man mit einer Universität oder einer anderen Forschungseinrichtung? Teilt man die Ergebnisse in irgendeiner Form der Öffentlichkeit mit oder tragen die Ergebnisse etwas zur Forschung bei? All dies dürfte sich positiv auf die Chance einer Zusage auswirken.

- Nicht schaden wird es, wenn man im Antrag Seriosität und Sicherheitsbewusstsein erkennen lässt. Man sollte seine vollständigen Kontaktdaten angeben (Adresse, E-Mail und Telefon) und deutlich machen, dass man sich möglichen Gefahren bei Arbeiten auf einem Dach bewusst ist.

Wenn man viele Anfragen schreibt, dann kann es hilfreich sein, Anschreiben und Projektskizze zu trennen. Das Anschreiben gestaltet man individuell, spricht dort den ermittelten Ansprechpartner persönlich an und geht auf die Verhältnisse zum Unternehmen bzw. zum angefragten Dach ein. In der Projektskizze stellt man für alle Anfragen gleichermaßen, das Thema und die Ziele vor.

Was kommt nach dem Abschicken des Antrags?

Dann heißt es erstmal: Geduld haben. In meinen Fällen reichte die Zeitspanne der Rückmeldung von 2 Tagen (inkl. Postweg) und 51 Tagen. In knapp der Hälfte der Fälle kam gar keine. Bei den Rückmeldungen waren Absagen die Ausnahme. Fast alle Rückmeldungen erfolgen per E-Mail und zwar oft in der Form, dass der Kontakt zu der Person im Unternehmen hergestellt wurde, mit der man das weitere Vorgehen und den Termin abstimmen soll. Meist erhält man dann auch gleich die Telefonnummer und kann dann alles weitere kurzfristig mündlich miteinander abstimmen.

Erhält man keine Rückmeldung, dann kann es sinnvoll sein, telefonisch noch einmal nachzuhaken, z. B. indem man die Info anruft und nachfragt, ob der Brief angekommen ist. Zwar hatte dies bei mir nicht dazu geführt, eine Zusage zu bekommen, aber man erfährt unter Umständen die Gründe, warum man keine Rückmeldung erhalten hat. So liegt beispielsweise gelegentlich die Situation vor, dass das Unternehmen in der angefragten Immobilie lediglich Mieter ist und daher nicht über den Antrag entscheiden kann.

Ich empfehle, alle verschickten Anfragen inkl. Ansprechpartner tabellarisch festzuhalten, damit man auch später schnell im Blick hat, wen man wann angeschrieben hat und wer sich wann zurück gemeldet hat.

Und noch ein Hinweis zum Schluss: viele freuen sich auch über eine Rückmeldung, ob man fündig geworden ist in der genommenen Probe.

Viel Erfolg!

7 Schritte zum eigenen Mikrometeorit: Schritt 3 – Die Beprobung vornehmen

Es gibt sicher viele verschiedene Möglichkeiten, wie man bei der Probenahme vorgehen kann, und bei weitem nicht alle habe ich ausprobiert. Bei der nachfolgenden Beschreibung beschränke ich mich auf ein Vorgehen, das sich für mich als brauchbar herausgestellt hat. Zunächst und ausführlich erläutere ich die Beprobung auf dem Flachdach, anschließend folgen ein paar Hinweise zur Probenahme in Dachrinnen und am Boden.

Probenahme auf dem Flachdach

Wer den Zugang zu einem Flachdach bekommt, hat hervorragende Chancen, Mikrometeorite einzusammeln. Man wird diese aber nicht auf dem Dach erkennen können, sondern dort lediglich eine Probe des Staubs nehmen, in der – so hofft man – sich möglichst viele Mikrometeorite befinden. Für die Probenahme sollten das Dach und der Staub möglichst trocken sein. Je nach Mächtigkeit des Dachsediments, Exposition und Witterung dauert es nach einem Regenschauer in der Regel einige Tage, bis das wasserdurchtränkte Sediment wieder vollständig getrocknet ist. Entsprechend kann man im Sommer am einfachsten Proben nehmen. Im Frühjahr und Herbst ist man auf längere Trockenphasen angewiesen.

Achtung!

Bevor es losgeht, sollte man sich die Risiken ins Bewusstsein rufen, die das Betreten eines Flachdachs mit sich bringt – um nur einige zu nennen:

- Bei Annäherung der Dachränder und bei Zutritt des Dachs über eine Leiter besteht Absturzgefahr – hier gelten besondere Sicherheitsvorschriften bzw. man sollte dies möglichst vermeiden.

- Auf dem Dach verlegte Blitzableiter, herumliegende Kabel oder andere Gegenstände, Solarpanel und andere installierte Konstruktionen stellen Stolperfallen dar. Man sollte also stets darauf achten wo man hintritt und sich niemals rückwärts bewegen.

- Man sollte auch die Sonneneinwirkung nicht unterschätzen, ist man länger auf dem Dach, so sind Sonnenschutz, Kopfbedeckung und ausreichend Trinkwasser unerlässlich.

- Auch der Staub selbst birgt Gefahren beim Aufwirbeln. Personen ohne gutes und intaktes Immunsystem sollten hier vorsichtig sein. Eine Schutzmaske kann hier Abhilfe schaffen.

Erhält man durch den Besitzer eine Sicherheitseinweisung und Auflagen für das Verhalten, so sind diesen Folge zu leisten. Nicht-Volljährige sprechen zunächst mit Ihren Eltern, bevor sie aktiv werden.

Welche Ausrüstung ist mitzunehmen?

Jeder wird selbst für sich herausfinden, was er wirklich benötigt, die folgende Übersicht kann aber eine Starthilfe sein. Wofür die Gegenstände bei mir zum Einsatz kommen, darauf gehe ich im Folgenden ein:

Checkliste Ausrüstung für Dachbeprobung

erforderlich

optional

Zum Zusammentragen des Sediments:

Straßenbesen

X

Arbeitshandschuhe

X

Kehrblech + Handfeger

X

Spühlbürste

X

Zur Probenahme des Sediments:

Verschließbare Sammeltüte und wasserfester Stift zur Beschriftung

X

Neodym-Magnet (ca. 75 kg Haftkraft) mit Plastiktüten präpariert

X

Kleine Folie (nur bei rauen Dachoberflächen, nicht nötig bei Foliendächern)

(X)

Grobes Sieb (ca. 1 mm Maschenweit)

X

Kniekissen

X

Sonstiges:

Sonnencreme, Kopfbedeckung, Proviant, ausreichend Wasser

X

Buch/Papier für Aufzeichnungen

X

Fotoapparat

X

Mundschutz und andere sicherheitsrelevante Dinge

X

Überblick verschaffen

Zunächst sollte man sich einen Gesamteindruck der Situation auf dem Dach einholen. Wo liegt wieviel Staub? Ist dieser komplett trocken oder stellenweise noch feucht? Welche Bereich sind zugänglich, welche nicht bzw. wo ist besondere Vorsicht geboten? Am besten hält man das in einer kleinen Skizze fest, z. B. in einem Ausdruck des Satellitenfotos vom Dach aus Google Maps. Wer schon etwas Erfahrung hat, kann dann besser einschätzen, wie viel Zeit die Beprobung in Anspruch nehmen wird und wie man sich die Arbeiten einteilt.

Zusammentragen des Sediments

Grundsätzlich wird Sediment auf dem Dach im Wesentlichen durch zwei Prozesse bewegt. Wasser spült bei Regen Sediment in Vertiefungen, wo sich dieses zunächst in Pfützen oder an Wasserabflüssen herum sammelt (sofern es nicht in den Abfluss gespült wird). Wind weht trockenes Sediment von windexponierten Stellen hin zu geschützten, beispielsweise an die Ränder und Ecken des Daches oder an den Fuß eines Hindernisses auf dem Dach.

Dachsedimente vom Wasser um den Abfluss herum zusammengespült

vom Regenwasser zusammengespülte Ablagerungen um die Abflüsse herum

Dachsediment in einer Entwässerungsrinne zusammengespült

vom Regenwasser entlang einer Entwässerungsrinne zusammengespülte Ablagerungen

Dachsediment vom Wind am Rand zusammengeweht

vom Wind an den windgeschützten Rand des Daches gewehte Ablagerungen

Dachsedimente zum Teil vom Wind und zum Teil vom Wasser zusammengetragen

vom Wind an den Rand gewehte Ablagerungen (rechts) und in Entwässerungsrinnen zusammengespülte Ablagerungen (links)

Für die Beprobung empfiehlt es sich, das Sediment lokal zu kleinen Häufchen mit dem Straßenbesen zusammenzufegen. Es macht, außer vielleicht bei einem sehr kleinen Dach, jedoch keinen Sinn, das ganze Material auf einem großen Haufen aufzutürmen. Für verwinkelte Ecken greift man u. U. auf den Handfeger zurück oder nutzt seine Arbeitshandschuhe. Ist das Sediment sehr stark verkrustet, z. B. um Abflusssiebe herum, wo das Material immer wieder im Wechsel trocknet und aufweicht, dann kann eine Spülbürste hilfreich sein, um das Sediment vorsichtig freizukratzen. Durch das Zusammenfegen spart man sich später Wegstrecke und man lockert das Material auf. Zudem stellt man dabei fest, ob dieses wirklich vollständig trocken ist. In der Sonne aufgelockert und dünn ausgebreitet kann dies ggf. noch nachtrocknen. Größere Gegenstände, insb. metallhaltige, sollte man gleich aus den Häufchen entfernen.

Dachsediment in einer Entwässwerungsrinne zu kleinen Häufchen zusammengefegt

Sedimente einer Entwässerungsrinne zu kleinen Häufchen zusammengefegt

Probenahme des Sediments

Auf einem großen Flachdach kommen schnell 100 kg Sediment oder mehr zusammen. Mikrometeorite werden recht wahllos in diesen Sedimentbergen verstreut sein. Die Herausforderung der Probenahme besteht also darin, die Probe so zu nehmen, dass man möglichst viele Mikrometeorite dabei aufnimmt und möglichst viel anderes Material davon ausschließt. Dazu dienen filternde Methoden, welche Mikrometeorite in der Stichprobe anreichern. Der wichtigste Filter ist der Magnet, denn viele (aber nicht alle) Mikrometeorite reagieren auf einen Magneten während ein großer Teil des übrigen Sediments nicht magnetisch reagiert. Dennoch wird irdisches Material, das am Magneten haften bleibt, gegenüber dem „außerirdischen“, also den Mikrometeoriten, um mehrere Potenzen überwiegen.

Wie setzt man den Magneten richtig ein? Erstmal ist wichtig, diesen so zu präparieren, dass man anhaftendes Material leicht wieder ablösen kann. Dazu wickelt man den Magneten in einen Plastikbeutel (z. B. Gefrierbeutel). Durch abziehen des Magneten vom Plastikbeutel mit dem anhaftenden Material löst sich dieses und kann in eine dafür vorbereitete Sammeltüte befördert werden. Ein Plastikbeutel kann leicht ersetzt werden, was auch nötig ist, da dieser schnell beschädigt wird. Manchmal reicht schon das Ablösen einer anhaftenden Metallschraube, die im Sediment versteckt war, um ein kleines Lock in die Tüte zu reißen. Dann sollte man die Tüte austauschen oder den Magneten an einer anderen Stelle der Tüte positionieren.

Es zwei Möglichkeiten, mit dem präparierten Magneten magnetische Partikel aus dem Sediment zu filtern:

1. Man führt den von der Plastiktüte umhüllten Magneten durch die Probe. Dabei haftet schnell eine große Menge Material am Magneten und man muss diesen oft und regelmäßig in die Sammeltüte leeren. Dies wiederholt man solange, bis alle Stellen im Sediment zumindest einmal mit dem Magneten in Kontakt waren.

Auf einem Foliendach ist dies einfach zu realisieren, auf einem Dach mit Teerpappe oder anderer rauer Oberfläche solle man die Proben vorher auf eine etwas dickere Folie legen, da sonst der Plastikbeutel um den Magneten in kurzer Zeit beschädigt ist. Durch den direkten Kontakt mit dem Magneten bleibt auch sehr schwach magnetisches Material haften oder sogar nicht magnetische Partikel, welche aufgrund anderer Kräfte an umliegenden Partikeln haften. Die genommen Stichprobe wird also (erstmal) recht umfangreich sein und muss später noch durch weitere Nachbehandlung reduziert werden. Dies kann auf dem Dach erfolgen (siehe weiter unten) oder zu Hause (Erläuterung im nächsten Artikel).

2. Man breitet das Sediment portionsweise sehr dünn und gleichmäßig auf einer glatten Fläche aus (zum Beispiel mit dem Handfeger oder dem Kehrblech) und führt den Magneten in einem Abstand von etwa einem Zentimeter darüber her. Magnetische Partikel springen dann von der ausgebreitenden Probe an den Magnet bzw. den Folienüberzug, was meist in Form eines leisen Prasselns auch hörbar ist. So fährt man die gesamte Fläche möglichst systematisch ab und entleert danach am besten die Ausbeute in die Sammeltüte bevor man fortfährt. Für eine optimale Ausbeute sollte man das ausgebreitete Material nochmal zusammenfegen und erneut ausbreiten und die Prozedur wiederholen. Weil sehr kleine magnetische Partikel, die ganz unten liegen, es nicht durch die aufliegenden Partikeldecke schaffen werden, wird man nach dem zweiten Durchgang durch das Wenden wiederum Partikel am Magneten haftend finden. Dies kann man ggf. mehrfach wiederholen, insb. wenn man die Probe nicht besonders dünn ausgebreitet hatte. Ein Praxistest hat ergeben, dass ein freiliegender durchschnittlicher Mikrometeorit bei Annäherung eines Magneten mit 75 kg Haftkraft von oben ab einer Entfernung kleiner ca. 2,5 cm zu diesem springt. Auf dem Dach in der Probe sind die Mikrometeorite aber nicht freiliegend sondern mehr oder minder von anderen Partikeln bedeckt bzw. an diesen haftend. Entsprechend muss die Annäherung dort kleiner sein. Sonst läuft man Gefahr, nur die am stärksten magnetisch reagierenden Partikel einzusammeln, welche zumeist industrielle Eisenkügelchen sind. Geht man zu nah mit dem Magneten an die Probe, so hat man auch wie bei Methode 1 plötzlich sehr viel schwach magnetische Partikel anhaftend. Man sollte also zunächst ein bisschen mit der Entfernung spielen.

Extrakt des Dachsediments am Magneten - Methode 1

Magnet, den man durch die Probe gezogen hat (Methode 1)

Extrakt des Dachsediments am Magneten - Methode 2

Magnet, den man in ca. 1 cm Abstand über die Probe geführt hat (Methode 2)

Die zweite Methode eignet sich aber nicht ohne Vorbehandlung für Dächer mit großen Mengen Sediment, da es viel so aufwendig wäre, das gesamte Material so dünn auszubreiten. Die meisten Beprobungen im letzten Jahr habe ich vorgenommen, indem ich das zusammengefegte Dachsediment zunächst gesiebt haben (0,8 mm Maschenweite) und somit das grobe Material vom feineren (für die nachfolgende Beprobung interessanten) getrennt habe. So wurden 80-90 % des Sediments verworfen und die oben beschriebene 2. Methode nur auf die verbleibenden 10-20 % angewendet. Dieser Schritt ist aber selbst mit guten Bodensieben mit Deckel und Auffangboden etwas aufwendig. Ich weiß, dass andere Mikrometeoritensammler auch mit Methode 1 sehr erfolgreich sind. Denkbar ist auch eine Kombination aus beiden Methoden: zunächst Anwendung der Methode 1 und am Schluss Ausbreiten der so gesammelten Proben und Anwendung von Methode 2.

Vorbereitung des Dachsediments für die Entnahme des magnetischen Extrakts nach Methode 2

Vorbereiten der gesiebten Probe für Methode 2: möglichst dünnlagiges und gleichmäßiges Ausbreiten

Die Sammeltüte sollte man gleich auf dem Dach beschriften, insb. dann, wenn man unterschiedliche Teilproben nimmt, und anschließend gut verschließen.

Da die Extraktion magnetischer Partikel aus dem Sediment der langwierigste Arbeitsschritt ist, habe ich dafür immer ein Kniekissen dabei.

Je nachdem, ob man den Extrakt mit Methode 1 oder 2 nimmt, wird die Probe eines großen Daches dann ungefähr wenige hundert bzw. einige dutzend Gramm umfassen. Bevor man das Dach verlässt, sollte man nochmal sicherstellen, dass man keine Utensilien irgendwo liegengelassen hat. Mit der „Beute“ darf man sich dann auf die nächsten Schritte freuen.

Probenahme in Dachrinnen

Die Probenahme an Dachrinnen mit einer Leiter ist gefährlicher als die auf einem Flachdach, weil man hierbei oft beide Händen für die Beprobung nutzend auf der Leiter steht. Daher empfiehlt es sich, die Zeit auf der Leiter kurz zu halten und erstmal das ganze Material in einem Eimer zu sammeln. Das hat auch den Nebeneffekt einer ordentlichen Dachrinnenreinigung, sicherlich eine gute Tarnung für die Arbeit. Wichtig dabei ist, auch das sehr feine Material möglichst vollständig aufzusammeln, da gerade dort Mikrometeorite zu vermuten sind. Wenn sich sehr viel organisches Material in der Dachrinne befindet, so wird dies selten ganz trocken sein. Jon Larsen beschreibt auf seiner Facebook-Seite mit einer Fotoserie und kurzen Beschreibungen auf Englisch, wie man solch eine Probe nass behandeln kann (zum Beitrag vom 7. Juli 2019). Hat man es mit einer trockenen Probe zu tun, dann kann man diese auf einer Plane ausbreiten und vorgehen, wie oben für das Flachdach beschrieben.

Probenahme auf versiegelten Böden

Auf der Straße vorm Haus, der lange nicht gereinigten Terrasse oder irgendeiner anderen gut versiegelten Fläche am Boden lässt sich wohl am einfachsten mit der Suche beginnen. Da sich dort aber in der Regel nicht Staub über Jahre hinweg ungestört akkumulieren kann und zudem viel mehr Material vom Boden eingetragen wird, stehen die Chancen hier fündig zu werden, bei weitem nicht so gut wie auf Dächern oder in Dachrinnen. Wer die Probenahme aber erstmal ausprobieren möchte, der kann sich auch mit einem Magneten und einer Sammeltüte als Mindestausstattung begnügen. Für eine ambitioniertere Beprobung sollte man mit großem Besen ausgestattet sein und kann sich am Vorgehen auf dem Flachdach orientieren.

zum nächsten Schritt

7 Schritte zum eigenen Mikrometeorit: Schritt 4 – Die Probe zu Hause aufbereiten

Bevor die Probe nach Mikrometeoriten durchsucht wird, sollte sie noch aufbereitet werden mit dem Ziel:

- das Probenmaterial in der Menge weiter zu reduzieren und dabei die Konzentration der Mikrometeorite darin zu erhöhen

- das Erkennen der Mikrometeorite zwischen den zahlreichen anderen Partikeln später zu erleichtern

Die Aufbereitung besteht im Wesentlichen aus zwei Schritten:

1. Trennung der Probe in Teilproben unterschiedlicher Korngrößenfraktionen

2. Säubern der Teilproben und Dekantieren von leichten (organischen) Partikeln

Ich empfehle, vor und nach jedem Schritt das Gewicht der Probe bzw. der Teilproben zu bestimmen und zu notieren.

Probe auf Waage und Notizblock

Auswiegen und Protokollieren der (Teil-)Proben hilft, diese bezüglich Bearbeitungsaufwand und Erfolgsaussichten im nächsten Schritt besser einschätzen zu können

Trennen der Probe in Teilproben unterschiedlicher Korngrößenfraktionen

Die Trennung der Probe in Partikel mit ähnlicher Größe erleichtert später die Suche nach Mikrometeoriten: Zum einen lassen sich die Partikel dann leichter nebeneinander platzieren, ohne dass kleine von großen verdeckt werden. Zum anderen muss man den Fokus der Stereolupe dann nicht ständig auf unterschiedlich große Partikel einstellen.

Optimal dafür ist ein Set an Bodensieben. Ich nutze die folgenden Siebe, um die Probe damit in etwa gleichgroße Portionen aufzutrennen: 800 µm, 425 µm, 250 µm, 150 µm, 100 µm. Das gröbste Sieb ist oben und das feinste unten, so dass sich die Partikel beim Schütteln ihrer Größe nach zwischen den verschiedenen Sieben zu insg. sechs Korngrößenklassen sortieren. Durch den Auffangboden und den Deckel kann man damit recht staubfrei arbeiten. Allerdings sind diese Siebe sehr teuer. Man kann hier auch auf Haushaltssiebe unterschiedlicher Maschenweiten zurückgreifen, beispielsweise haben Mehlsiebe enger Maschenweiten als andere Haushaltssiebe. Auch eine Trennung in zwei oder drei Fraktionen ist schon hilfreich.

Da es hier nicht um eine quantitative Messung geht, sondern lediglich darum, die Probe in besser handhabbare Portionen annähernd gleicher Korngröße aufzuteilen, ist eine Trockensiebung des Materials für einige Sekunden bis zu einer Minute ausreichend. Eine Nasssiebung wäre sicherlich noch genauer, ist aber auch aufwändiger. Zudem kann man die Fraktion, die durch das Sieb mit geringster Maschenweite fällt, nicht so einfach auffangen.

Säubern der Teilproben und Dekantieren von leichten Materialien

An der Oberfläche der Körnchen, die über Jahre im Dachsediment gelegen haben, kleben oft andere (organische) Kleinstpartikel. Für die spätere Identifizierung der Mikrometeorite ist es aber hilfreich vielleicht sogar notwendig, deren Oberflächenbeschaffenheit deutlich erkennen zu können. Daher ist es wichtig, die Partikel in der Probe zu reinigen bzw. anhaftende Kleinstpartikel abzulösen.

Zudem ist die Probe jetzt noch mit organischen Partikel versetzt, die bei der Beprobung auf dem Dach am Magneten haften geblieben sind, weil sie Aggregate zusammen mit kleinsten mineralischen Partikeln bilden, von deinen einige magnetisch reagieren. Diese Aggregate aus organischen und anorganischen Kleinstpartikeln bilden auf Dächern bzw. in den dort genommenen Proben den oftmals den Hauptbestandteil, insbesondere dann, wenn man sich für die erste Methode (den Magnet durch die Probe ziehen, siehe Schritt 3) entschieden hatte! Diese Aggregatklümpchen möchte man jetzt aus der Probe entfernen.

Aggregatklüpchen aus organischen und mineralischen Partikeln unter dem Rasterelektronenmikroskop

Rasterelektronenaufnahme eines Aggregatklümpchens bestehend aus organischen und anorganischen Kleinstpartikeln

Aggregatklüpchen aus organischen und mineralischen Partikeln unter dem Rasterelektronenmikroskop

Rasterelektronenaufnahme eines Aggregatklümpchens bestehend aus organischen und anorganischen Kleinstpartikeln

Organisches Material hat eine geringere Dichte als mineralisches und lässt sich daher mit den nachfolgend beschriebenen Schritten trennen.

leichte von schweren Partikeln separieren

ähnlich dem Prinzip, dem man sich auch beim Goldwaschen im Fluss bedient, kann man mit Wasser schwerere bzw. dichtere Partikel (im Bild oben: vor allem Sand) von leichteren Partikeln (im Bild unten: überwiegend organisches Material) trennen.

Die nach Korngrößen getrennten Teilproben werden jeweils in einen Messbecher oder Becherglas gefüllt, etwas Spülmittel hinzugefügt und mit kochendem Wasser aufgefüllt. Unter Rühren lässt man die Proben so einige Minuten stehen.

Teilproben versetzt mit Spülmittel und kochendem Wasser

zu den Teilproben der unterschiedlichen Korngrößenfraktionen fügt man Spülmittel und kochendes Wasser hinzu

Nun kommt ein Schritt, der etwas Fingerspitzengefühl erfordert, und der insbesondere dann aber unerlässlich ist, wenn die Probe noch größere Mengen organisches Material bzw. Aggregatklümpchen enthält.

Ein wenig organisches Material mag sich an der Wasseroberfläche sammeln und kann dann leicht abgegossen werden. Der überwiegende Teil wird aber nach dem Umrühren der Probe auch zu Boden sinken, aufgrund der geringeren Dichte jedoch langsamer als die mineralischen Körnchen inklusive Mikrometeorite. Die oben bereits mehrfach habgesprochenen Aggregate aus organischen und anorganischen Kleinstpartikeln, die sich in der Regel durch diesen Prozess nicht auftrennen lassen, sinken langsamer zu Boden.

Man rührt also die Probe um, wirbelt die Partikel im Wasser auf, wartet eine kurze Zeit und gießt dann die noch im Wasser herumschwebenden Partikel mit dem Wasser ab. Die schweren Partikel, die sich bereits am Boden abgesetzt hatten, verbleiben im Messbecher. Dann füllt man die Probe erneut auf und wiederholt diesen Prozess mehrfach. Wie lange man nach dem Umrühren mit dem abgießen wartet, ist von der Partikelgröße abhängig, da neben der Dichte der Partikel auch deren Größe dafür entscheidend ist, wie schnell diese im Wasser zu Boden sinken. Als grobe Orientierung können folgende zeitliche Größenordnungen dienen: 1 Sekunde bei der größten Fraktion (425-800 µm) bis 5 Sekunden bei der kleinesten Fraktion (< 100 µm).

Trennung von leichten und schweren Partikeln

leichte Partikel bzw. Partikel mit geringerer Dichte schweben nach Umrühren länger als schwerere Partikel bzw. Partikel mit höherer Dicht, die sich bereits am Grund abgelagert haben

Wie bei jedem filternden Schritt gilt auch hier: der Preis für die Verringerung des Probenmaterials ist der Verlust einiger Mikrometeorite. Bei Tests hat sich gezeigt, dass bei den Fraktionen > 250 µm keine Mikrometeorite bei dem so dekantierten Material dabei waren, während bei den Fraktionen < 250 µm 15-50 % der Mikrometeorite der Probe mit abgegossen wurden. Wer seine Ausbeute maximieren will, der sollte beim Abgießen bei den kleinen Fraktionen also sehr vorsichtig vorgehen. Bei Proben, die noch sehr viel organisches Material enthalten, kann die Reduzierung der Probenmenge durch dieses Verfahren jedoch über 95 % betragen, was im nächsten Schritt dann auch eine große Zeitersparnis bringt.

Die Teilproben sollten nun maximal wenige Gramm, oft sogar bereits weniger als 1 Gramm umfassen und können über Nacht in den Messbechern trocknen. Ein Pinsel hilft dann, das getrocknete Material von den Rändern zu streichen, so dass man die Probe dann umfüllen, erneut wiegen und für den nächsten Schritt in eine Glasschale oder Petrischale füllen kann.

Wer ein Ultraschallreinigungsgerät zur Verfügung hat, der kann die gewaschen und auf weniger als 1 g reduzierten Proben vor dem Trocken für ein paar Minuten ins Reinigungsbad stellen. Das klare Wasser wird sich dann nochmals trüb färben da noch immer viele organische Kleinstpartikel an den Körnchen haften. Partikel mit sauberen Oberflächen können im nächsten Schritt leichter auf Mikrometeorite hin geprüft werden. Zudem geben diese organischen Partikel später ein störendes Bild bei der Untersuchung im Rasterelektronenmikroskop. Natürlich hat dieses Vorgehen auch seinen Preis: fragile Mikrometeorite können dabei zerstört werden und die charakteristischen Metalltröpfchen an Rändern von Mikrometeoriten können herausfallen.

Achtung!

Zur Verringerung des Risikos von Beschädigungen sollte die gewässerte Probe zur Reinigung unbedingt in ein Plastikgefäß und nicht etwa in ein Glasgefäß gefüllt sein.

Unterschied der Probe ohne und mit Behandlung im Ultraschallreinigungsbad

Die nachfolgende Grafik gibt nochmal einen Überblick der hier beschriebenen Schritte und zeigt beispielhaft, wie sich die Probe dabei optisch verändert.

Arbeitsschritte der Probenaufbereitung und Blick in die Probe nach jedem Schritt

Mit den vorbereiteten Teilproben kann man sich dann endlich an die optische Suche nach Mikrometeoriten machen.

7 Schritte zum eigenen Mikrometeorit: Schritt 5 – Die Probe nach Mikrometeoriten durchsuchen

Wer bis hierhin gekommen ist, der hat nun bereits womöglich aus vielen Kilogramm Dachsediment wenige Gramm Partikel extrahiert. Metaphorisch gesprochen hat man jetzt die besten Halme von der Wiese zu einem Haufen aufgetürmt und nun geht es daran, die Nadel in diesem Heuhaufen finden.

Im ersten Teil beschreibe ich die Handhabung der Proben, wie man grob vorgeht, welche Werkzeuge hilfreich sind. Im zweiten Teil gehe ich dann darauf ein, wie man Mikrometeorite in der Probe erkennt.

Teil 1: Der Umgang mit den Proben bei der Suche nach Mikrometeoriten

Materialien

Materialien für die Suche und Extrahierung von Mikrometeoriten aus der Probe

Um Partikel  von wenigen Zehnteln eines Millimeters Durchmesser zu sichten benötigt man ein Stereomikroskop mit mindestens 20-facher, besser 50-facher Vergrößerung. Man kann es auch mit einem kostengünstigen USB-Mikroskop versuchen, die Bildqualität ist aber meist trotz hoher Auflösung deutlich schlechter. Neben der Vergrößerung ist auch die Beleuchtung sehr wichtig. Ich rate hier sehr zu einer Ringlampe mit LEDs. Diese gibt es bereits ab ca. 15 Euro. Die zu sichtenden Proben füllt man in Petrischalen aus Glas. Plastikgefäße sind weniger geeignet. Um die Partikel in der Probe umherzuschieben und um einzelne Partikel aus der Probe heraus zu selektieren, eignet sich ein sehr fein angespitztes Holzstäbchen. Hierzu genügt ein gewöhnlicher Schaschlik-Holzspieß den man mit einem scharfen Messer ganz fein anspitzt. Ich nutze ein angespitztes asiatisches Essstäbchen. Am besten hat man gleich mehrere zur Verfügung, mit unterschiedlichen feinen Spitzen. Zum Befeuchten und für verschiedene andere Schritte eignet sich am besten destilliertes Wasser (gibt es z. B. in Drogerien)und eine einfache Pipette. Filterpapier oder alternativ einfaches Küchenpapier wird befeuchtet dazu benutzt, um während des Selektierens darauf herausgesuchte Partikel zwischenzulagern. In einem Notizbüchlein kann man alle Schritte und Funde festhalten.

Portionierung der Proben beim Durchschauen

Wer nun die Proben unter dem Stereomikroskop betrachtet, merkt schnell, dass selbst wenige Gramm Material oder weniger aus unzähligen Partikeln besteht. Für das Durchschauen nach Mikrometeoriten empfehle ich daher die Proben in kleinen Portionen zu betrachten. Beispielsweise füllt man die Probe in eine Petrischale, füllt daraus eine kleine Menge in eine weitere Petrischale, die man dann unter dem Mikroskop betrachtet. Nach Durchsuchen der Probe füllt man das Material in eine dritte Petrischale und wiederholt obige Schritte, bis man die gesamte Probe so systematisch durchgeschaut hat. Für das genaue Vorgehen gibt es verschiedenste Möglichkeiten und jeder sollte mit der Zeit eine Methode entwickeln, mit der er selbst am besten zurechtkommt.

Wieviel Zeit man für das Durchsuchen der Proben benötigt hängt von verschiedenen Faktoren ab (Erfahrung, Genauigkeit, Beschaffenheit der Probe etc.). Als grobe Faustregel lassen sich folgende Erfahrungswerte heranziehen:

Korngrößen-fraktion

Benötigte Zeit für 1 Gramm Probenmaterial

Menge pro Stunde Durchsuchen

Geschätzte Anzahl Partikel pro 1 Gramm Probenmaterial

425-800 µm

5-10 min

6-12 g

ca. 2500

250-425 µm

15-25 min

2,5-4 g

ca. 15000

150-250 µm

ca. 60 min

ca. 1 g

ca. 75000

100-150 µm

ca. 120 min

ca. 0,5 g

ca. 300000

Mit abnehmender Partikelgröße nimmt die benötigte Zeit also rapide zu. Doch wer nun denkt „dann konzentriere ich mich doch auf die größeren Korngrößenfraktionen“, dem sei gesagt, dass die Anzahl der Mikrometeorite in den kleineren Fraktionen zunimmt, zumindest bis zur Fraktion 150-250 µm. In den noch kleineren Fraktionen nimmt die Anzahl der gefundenen Mikrometeorite wieder ab, was jedoch auch damit zusammen hängen mag, dass das Erkennen der Mikrometeorite unter dem Stereomikroskop mit abnehmender Größe immer schwieriger wird.

Größenklassenverteilung (10 µm-Intervalle) urbaner Mikrometeorite einer Sammlung von 644 Mikrometeoriten

Entnahme interessanter Partikel (Spherulen) und Zwischenlagerung beim Durchsuchen

Für die Bewegung des Probenmaterials in der Petrischale mit dem Holzstäbchen muss dieses trocken sein. Um einen einzelnen Partikel aus der Probe zu entnehmen, isoliert man diesen zunächst vom restlichen Material, feuchtet dann das Stäbchen ganz leicht an und nimmt damit dann den Partikel auf. Dieser wird, sofern nicht zu viel Wasser am Stäbchen ist, sofort daran hängen bleiben und kann so vorsichtig aus der Probe extrahiert werden.

In einer weiteren Petrischale hat man ein Filterpapier bzw. Stückchen Küchenpapier angefeuchtet und kann darauf nun den am Holzstäbchen haftenden Partikel ablegen. Das Küchenpapier sollte die ganze Zeit etwas feucht gehalten werden, denn trocknet dieses vollständig aus, dann krümmt sich das Papier und die Partikel darauf können schon bei leichter Erschütterung umher oder ganz vom Papier herunter rollen.

Wenn man die Probe durchgeschaut und interessante Partikel daraus extrahiert hat, kann man fortfahren, je nach Bedarf z. B. mit folgenden Schritten:

- Reinigen der Spherulen im Ultraschallbad

Dafür nimmt man die Spherulen mit dem angefeuchteten Holzstäbchen wieder vom Filterpapier auf. Letzteres muss dafür stärker angetrocknet sein, möglichst aber nicht völlig ausgetrocknet, da sonst die Spherulen zu leicht fortspringen. Das Stäbchen mit dem Partikel taucht man in ein vorbereitetes Gefäß (aus Plastik! Z. B. eine helle Filmdose) mit etwas destilliertem Wasser. Der Partikel wird dann das Stäbchen verlassen und an der Wasseroberfläche schwimmen (selten auch mal untergehen). Man kann auch gleich mehrere Partikel vom Filterpapier so auflesen und in die Filmdose mit Wasser überführen. Damit die Ultraschallreinigung wirken kann, müssen die Partikel noch von der Wasseroberfläche zum Grund befördert werden. Dafür nutze ich ein geknicktes Holzstäbchen mit sehr breiter Spitze, um gleich mehrere Spherulen zusammen so unter Wasser zu drücken. Liegen alle Spherulen am Grund (mit dem Mikroskop überprüfen!), kann man mit der Ultraschallreinigung beginnen, indem man die Filmdose ins Wasserbad taucht und einigen Sekunden lang das Gerät laufen lässt. Um die Partikel wieder aus der Filmdose herauszubekommen, befördere ich zunächst alle Spherule an eine randliche Stelle und gieße dann das Wasser vorsichtig ab in eine zweite Filmdose. Die Spherule fließen normalerweise dabei nicht ab, sondern bleiben in einem Resttropfen in der Filmdose haften. Jetzt kann man die Spherulen mit dem Holzstäbchen am Gefäßrand aus dem Tropfen heraus schieben und von dort mit dem Holzstab auflesen.

- Betrachten der Spherulen unter Wasser

Ich betrachte die Spherulen für eine weitere Beurteilung, ob es sich um Mikrometeorite handelt, oft auch unter Wasser. Dabei werden die Lichtreflexionen weitestgehend unterbunden und es ergibt sich nochmal ein anderer Blick auf die Partikeloberfläche. Die Oberflächenstrukturen lassen sich so besser erkennen und der Partikel lässt sich unter Wasser auch leichter wenden (mit dem Holzstäbchen), so dass man so leichter alle Seiten betrachten kann. Dafür fülle ich eine dünne Schicht Wasser in eine Patrischale und lege die Spherulen dort mit dem Holzstäbchen ab, tauche Sie unter, sofern sie noch an der Wasseroberfläche schwimmen, und schiebe Sie eng zusammen, um alle auf einen Blick zu haben. Jetzt kann man die Spherulen gruppieren, z. B. nach Mikrometeoriten, möglichen Kandidaten und falschen Kandidaten. Um die Partikel wieder aus dem Wasser herauszubekommen, sauge ich dieses zum großen Teil vorsichtig mit der Pipette wieder an. Der Rest kann verdunsten und die getrockneten Partikel kann man wieder mit dem feuchten Holzstäbchen auflesen.

- Zwischenaufbewahrung im Mikroreaktionsgefäß („Epi“/„Eppenheimer“)

Um die Partikel sicher vor Verlust und Staub (zwischen-)zulagern, kann man diese einzeln oder in Gruppen in verschließbare Reaktionsgefäße befördern. Natürlich darf mit hier nicht mit Beschriftung sparen, um die Partikel später der Probe/dem Fundort und evtl. dazu gemachten Notizen zuordnen zu können.

- Vorbereitung der Partikel zur Analyse im Rasterelektronenmikroskop

Hierauf wird im 6. Schritt eingegangen.

- Aufbewahrung der Partikel/Mikrometeorite

Hierauf wird im 7. Schritt eingegangen.

Übersichtsfoto der Funde

Ich empfehlen von den gefundenen Partikeln unter dem Stereomikroskop ein Übersichtsfoto zu machen. Dies ist mit Hilfe einer Handykamera möglich, indem man diese im richtigen Abstand vor eines der Okulare hält. Zwar reicht die Bildqualität in der Regel nicht aus, um darauf die relevanten Merkmale zur Erkennung der Mikrometeorite festzuhalten, man kann aber so gefundenen Spherulen bezügl. Anzahl, Form und Größenverhältnisse dokumentieren, was später bei der Zuordnung hilft.

Teil 2: Erkennen von Mikrometeoriten

Wie und woran erkennt man nun Mikrometeorite zwischen den unzähligen irdischen Partikeln?

Sowohl kosmische Spherulen (Mikrometeorite) als auch industrielle Spherulen variieren stark in Größe, Form und Farbe. Daher gibt es unter dem Stereomikroskop auch kein erkennbares Merkmal, anhand dessen allein sich alle kosmischen Spherulen (geschmolzene Mikrometeorite) identifizieren lassen. Ungeschmolzene Mikrometeorite klammern wir hier gänzlich aus der Betrachtung aus, da derzeit noch kein Konzept vorliegt, diese in urbanen Stäuben zu erkennen.

32 verschiedene Mikrometeorite (kosmische Spherulen)32 verschiedene industrielle Spherulen

Zudem sind die verschiedenen Typen von Mikrometeoriten unterschiedlich leicht zu erkennen. Glücklicherweise gehören die häufigsten Typen auch zu den leichter erkennbaren. Die nachfolgende Kurzanleitung soll dazu dienen, diese leichter erkennbaren Mikrometeorite in der Probe zu identifizieren. Sie dient nicht dazu, alle Mikrometeorite aus der Probe heraus zu selektieren.

Kurzanleitung zur Identifizierung eines Mikrometeorits vom Typ „Barred Olivine“/“Cryptocrystalline“/„Porphyritic“ (vgl. Galerie) zwischen industriellen Partikeln

Zu Schritt 1 bis 4: Lautet die Antwort auf die Frage JA, gehe zum nächsten Schritt, lautet die Antwort NEIN, verwerfe die betrachtete Spherule. Positivbeispiele (Mikrometeorite) in den Grafiken haben einen blauen Hintergrund, Negativbeispiele (industrielle Spherulen) einen roten.

Schritt 1 – Farbe

Ist der Partikel verglichen mit anderen sehr dunkel (schwarz) und eher matt und nicht hell (silbrig-grau) und stärker glänzend? Verwerfe auch bronzefarbene, glasige, milchige und bunte Spherulen.

Unterscheidungsmerkmal Farbe: links 4 Mikrometeorite, rechts 4 industrielle Partikel

Schritt 2 – Form

Ist der Partikel insgesamt zwar kugelig aber nicht vollkommen glatt sondern mehr oder weniger unregelmäßig geformt, nicht selten auch etwas langgestreckt (oval, tropfen-förmig, mit einer „aerodynamischen Form“)? Hinweis: Falls er eine annähernd runde Form hat aber zugleich tief schwarz ist und auf der Oberfläche bei großer Vergrößerung kleine Höcker und einzelne Kristalle zu erahnen sind, dann nicht verwerfen.

Unterscheidungsmerkmal Form: links 4 Mikrometeorite, rechts 4 industrielle Partikel

Schritt 3 – Oberflächenbeschaffenheit

Wirkt dessen Oberfläche „filigran“/„sauber“ (Auskristallisation einer Schmelze) und nicht „grob“/„beschädigt“ bzw. „abgeschabt“ (durch mechanische Beanspruchungen)?

Unterscheidungsmerkmal Oberfläche: links 4 Mikrometeorite, rechts 3 industrielle Partikel

Schritt 4 – einheitliches Material und keine anhaftenden Kügelchen

Ist der Partikel nicht aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetzt (Ausnahme Metalltröpfchen, siehe unten)? Bei industriellen Partikeln sind gelegentlich unterschiedliche Materialen „verschmolzen“.

Unterscheidungsmerkmal verschmolzene Materialien: 2 industrielle Partikel

Fehlen anhaftende kleine Kügelchen oder rundliche Auswüchse? In industriellen Prozessen entsteht häufig gleichzeitig eine Vielzahl an Spherulen, so dass es manchmal zu Verschmelzungen dieser kommt. Aufgeschmolzene Mikrometeorite dahingegen durchqueren in der Regel isoliert die Erdathmosphäre, so dass es nicht zu Verschmelzungen kommt.

Unterscheidungsmerkmal anhaftende Kügelchen: 3 industrielle Partikel

Lautete bisher die Antwort bei jeder Frage JA, so besteht jetzt schon eine gute Chance, dass es sich bei der betrachteten Spherule um einen Mikrometeorit handelt.

Folgende ergänzende Fragen zu Zusatzmerkmalen können diesen Verdacht bei einem JA erhärten, ein NEIN führt aber nicht zum Ausschluss:

Zusatzmerkmal Metalltröpfchen

Hat die Spherule ein randlich herausstehendes Metalltröpfchen (aus Eisen/Nickel)? Bei ca. 20 % der Mikrometeorite finden sich solche Metalltröpfchen. Bei industriellen Partikeln kommen randliche Matalltröpfchen meist nur bei farbigen und glasigen Partikeln vor.

Unterscheidungsmerkmal Metalltröpfchen: links 4 Mikrometeorite, rechts 2 industrielle Partikel

Zusatzmerkmal runde Vertiefung/Grube

Weist die Spherule eine gleichmäßige, runde Vertiefung auf? Diese kann sich durch Entgasungsprozesse gebildet haben oder durch Ablösung eines darin gelegenen Metalltröpfchens. Typisch ist eine runde und nicht kantige Form. Bei knapp 10 % werden solche grubenartigen Vertiefungen beobachtet.

Unterscheidungsmerkmal Gruben: links 4 Mikrometeorite, rechts 4 industrielle Partikel

Zusatzmerkmal Oberflächenrelief bzw. „Turtleback“

Ist die Oberfläche nur lokal glatt aber insgesamt mit hervorstehenden Stellen (im Extremfall sogenannter „Turtleback“); Diese Struktur kann seltener auch bei industriellen Spherulen auftreten. Bei etwa 15-20 % der Mikrometeorite lassen sich solche Oberflächenstrukturen erkennen.

Unterscheidungsmerkmal Oberflächenrelief: links 4 Mikrometeorite, rechts 4 industrielle Partikel

Zusatzmerkmal Olivin-Bänder

Sind auf der Oberfläche parallele Linien zu erkennen, die mitunter in der Richtung variieren und etwas gebogen sind? Diese Struktur tritt mitunter auch bei industriellen Spherulen auf, allerdings sind diese dann selten gebogen und die Spherulen meist ausgesprochen rund (derzeit kein Foto verfügbar). Ein weiterer Effekt dieser Bänder ist, dass Abschnitte der Oberfläche der Spherule im trockenen Zustand beim Drehen unterschiedlich schimmern (mal dunkel und mal hell erscheint), je nachdem, wie das Licht an den Kristallbändern reflektiert wird. Dieser Effekt lässt sich im Foto nicht darstellen. Alle Mikrometeorite vom Typ „Barred Olivine“ weisen diese Bänder auf und bei den größeren kann man diese auch unter dem Stereomikroskop erkennen.

Unterscheidungsmerkmal Olivin-Bänder: 4 Mikrometeorite

Zusatzmerkmal Kristallisationskanten und Fehlen von Bruchkanten

Ist die Spherule frei von Bruchkanten und sind die vorkommenden Kanten sauber und wirken angeordnet („Kristallisationskanten“) und nicht willkürlich? Solche Kristallisationskanten finden sich bei den Typen „Barred Olivine“ und „Cryptocrystalline“ und ganz besonders oft bei den recht häufigen Übergangsformen zwischen diesen beiden Typen.

Unterscheidungsmerkmal Kristallisationskanten: 6 Mikrometeorite

Nutzen und Grenzen dieser Kurzanleitung

Wie bereits eingangs erläutert, dienen diese Fragen dazu, die häufigsten und am einfachsten zu erkennenden Mikrometeorite in der Probe von den zahlenmäßig weit überlegenen industriellen Spherulen zu unterscheiden. Aufgrund der großen Variabilität unter den Mikrometeoriten, wird man damit unweigerlich den einen oder anderen Mikrometeorit, der nicht in dieses grobe Schema passt, als nicht-passend „verwerfen“. Die Kurzanleitung sollte aber ermöglichen, überhaupt erstmal einen ersten Mikrometeorit ausfindet zu machen – darum geht es ja in dieser Beitragsserie. Und mit den ersten Erfolgen kann man dann die nächsten Schritte wagen, wie etwa Ausschau nach weiteren, schwieriger zu identifizierenden Mikrometeoriten halten. Am besten bewahrt man die nur wenige Gramm umfassenden Proben nach dem Durchsuchen auf, denn vielleicht kann man später mit vorgeschrittenem Kenntnisstand und zunehmender Erfahrung darin weitere Mikrometeorite entdecken.

Genauso wichtig wie das Erkennen von Mikrometeoriten ist auch das Erkennen von typischen immer wiederkehrenden industriellen Spherulen. Diese dominieren in jeder urbanen Probe und man wird in der Praxis nicht auf jede Spherule diesen Fragenkatalog anwenden können, sondern viele Spherulen sofort als bekannte Erscheinungen industrieller Herkunft verwerfen. Hierzu kann man sich leicht selbst ein Bild machen, denn jede Spherule, die mit gleichem Aussehen in großer Zahl in der Probe vorkommt, kann getrost als irdisch verworfen werden. Mengen von gleich aussehenden Mikrometeoriten sind in einer Probe urbanen Staubs nicht zu erwarten.

Ausblick

Am Ende dieses Schrittes hat man möglicherweise eine Auswahl von Spherulen aus einer Probe gesammelt, von denen man denkt oder zumindest vermutet, dass dies Mikrometeorite sind oder sein können. Gewissheit und zudem mehr Sicherheit für zukünftige Suchen bekommt man durch Bestätigung dieser Vermutungen oder eben auch durch Falsifizierung. Und dazu wird man dann in der Regel auf fremde Hilfe angewiesen sein. Darum wird es im nächsten Beitrag gehen.

7 Schritte zum eigenen Mikrometeorit: Schritt 6 – Die möglichen Mikrometeorite auf Echtheit prüfen (lassen)

Einen potenziellen Mikrometeorit gefunden zu haben ist das eine, einen verifizierten Mikrometeorit gefunden zu haben, etwas anderes. Die optischen Kriterien am Mikroskop stimmen, doch wie kann man sich sicher sein, richtig zu liegen?

Nicht wenige Mikrometeorite insbesondere ab einer bestimmten Größe lassen sich mit entsprechender Erfahrung durchaus sicher als solche bereits unter dem Stereomikroskop erkennen. Diese Erfahrung muss man sich jedoch erst aneignen, in der Regel durch zahlreiche Analysen und Bestätigungen/Falsifizierungen.

Hat man nicht bereits die notwendige Erfahrung oder einen Kenner an der Seite, der den Fund bestätigen kann, oder aber hat man Exemplare, die nicht so recht ins beschriebene Muster passen, so hilft die Analyse im Labor. Hierzu benötigt man ein Rasterelektronenmikroskop (REM; engl. scanning electron microscope, SEM) oder eine Elektronenstrahlmikrosonde. Solche Geräte befinden sich kaum im Privatbesitz, sondern fast ausschließlich in Forschungslaboratorien. Ohne entsprechende Kontakte oder eine Kooperation wird man also nicht die Gelegenheit bekommen, die Proben im Labor zu verifizieren oder verifizieren zu lassen.

Dennoch soll hier vorgestellt werden, wie die Überprüfung an diesen Geräten erfolgt, zumal das Wissen darüber auch hilfreich für das allgemeine Verständnis über Mikrometeorite ist. Es lassen sich zwei hilfreiche Methoden anwenden:

1. Bilderstellung aus Rückstreuelektronen (engl. backscattered electrons, BSE) durch Abtasten der Probe mittels Elektronenstrahl. Erzeugt wird dabei ein Schwarzweißbild. Die Helligkeiten spiegeln unterschiedlich schwere Elemente wider. Die Vergrößerung dieser Geräte reicht in den Auflösungsbereich 1 µm und weniger. Daher lassen sich hier Details entdecken, die bei der optischen Analyse verborgen bleiben. Zudem lassen sich Kristallstrukturen mit unterschiedlicher Elementzusammensetzung hier oftmals leichter erkennen als im optischen Bild.

2. Elementspektrenerstellung durch energiedispersive Röntgenspektroskopie (engl. energy dispersive X-ray spectroscopy, EDX). Diese Analyse kann man gezielt an bestimmten Punkten der Probe vornehmen, um unterschiedliche Minerale/Phasen auf deren Elementzusammensetzung hin zu analysieren, oder aber über größere Bereiche der Probe ausführen, um einen generelle Aussage über die Elementzusammensetzung des Mikrometeoriten zu erhalten. Letzteres ist hilfreich, um die Probe auf eine chondritische Zusammensetzung hin zu analysieren, was als Bestimmungsmerkmal für die Mehrheit der Mikrometeorite (z. B. des häufigen S-Typs; vgl. hier) gilt. Man muss allerdings berücksichtigen, dass die Elemente bei Eintritt des Körpers in die Erdatmosphäre bei unterschiedlichen Temperaturen verdampfen, so dass leicht flüchtige Elemente im Mikrometeorit im Vergleich zum chondritischen Spektrum unterrepräsentiert sind.

BO in der BSE-Aufnahme am REM

Alle BSE-Aufnahmen und Elementspektren in diesem Beitrag wurden mit freundlichen Unterstützung des Museum für Naturkunde Berlin erstellt.

chondritisches Elementspektrum charakteristisch für Mikrometeorite

Vorbereitend muss man dazu die Proben stets möglichst staubfrei:

1. auf Kohlenstoffpads aufkleben, damit die Proben fest fixiert sind und die Elektronen des Elektronenstrahls über den Kohlenstoff abgeleitet werden können (die genaue Positionieren des Mikrometeoriten ist entscheidend dafür, welche Bilder/Analysen man mittels REM erstellen kann)

2. mit Kohlenstoff bedampfen, was ebenfalls vor einer Aufladung der Probe durch Elektronenbeschuss dient

3. in die Vakuumkammer des REM einschleusen

Für quantitative Untersuchungen werden die Proben vorher unter Umständen noch anpoliert, damit man einen Einblick ins Innere erhält und nicht nur die Oberfläche des Mikrometeoriten betrachten kann. Denn die äußere Oberfläche eines Mikrometeoriten und sein Inneres können in der Zusammensetzung und kristallinen Ausprägung voneinander abweichen (besonders stark z. B. beim Typ Scoriaceous; vgl. hier). Außerdem – weniger problematisch bei urbanen Mikrometeoriten aufgrund deren geringen Alters auf der Erde – kann die Oberfläche eines Mikrometeoriten durch chemische Verwitterung auf der Erde verändert worden sein. Die Klassifikation der Mikrometeorite beruht vorwiegend auf Erkennungsmerkmalen von anpolierten Proben. Die meisten Unterscheidungskriterien lassen sich jedoch gerade bei urbanen Mikrometeoriten bereits an deren Oberfläche erkennen. Für eine Verifizierung ist die Oberflächenanalyse daher meist ausreichend.

BSE-Aufnahmen

Nachfolgend werden einige Beispiele von BSE-Aufnahmen inkl. Interpretationen gegeben.

BSE-Aufnahme CC

Mikrometeorit des Typs Cryptocrystalline mit der charakteristischen wellenförmigen Oberfläche [1], einem großen Metalltropfen (Eisen) an seiner Spitze [2], von dem ausgehend einer Eisenkruste [3] über den übrigen Körper überzieht. Magnetitkristalle an der Oberfläche sind hier aufgrund der hohen Temperaturen nicht (mehr) ausgebildet. Insgesamt ist die kristalline Struktur sehr fein bzw. kaum zu erkennen.

BSE-Aufnahme CC(BO)

Bei diesem Mikrometeorit sind die erhöhten Bereiche feinkristallin [1], die vertieften weisen gröbere Kristallstrukturen auf: langgestreckte (gebänderten) Olivine [2] und dendritische Magnetite [3]. Das Kristallwachstum der Schmelze begann hier schlagartig an den erhöhten Bereichen und setzte sich verlangsamt in die tiefer gelegenen Bereiche fort, wo sich größere Kristalle bilden konnten. Solche Mischformen, die Charakteristika der Typen CC und BO vereinen, werden in der Wissenschaft meist zum Typ CC hinzugezählt.

BSE-Aufnahme CC Turtleback

Bei diesem feinkristallinen Turtleback hat ebenfalls das Kristallwachstum an den hervorstehenden Spitzen eingesetzt. Es setzte sich jedoch so schnell fort, dass keine größeren Kristalle entstehen konnten. Die dunklen Flecken in den Vertiefungen sind organische Verunreinigungen. Eine Reinigung des Mikrometeorits im Ultraschallbad hätte diese entfernen können.

BSE-Aufnahme BO

Mikrometeorite des Typs BO (Barred Olivine) sind durch parallel laufende Bänder von Olivinekristallen gekennzeichnet, die in der Regel noch mit Magnetitkristallen übersäht sind. Letztere können dendritisch sein, klein und unverzweigt oder seltener auch ganz fehlen. Oft ist die Form beim Typ BO etwas eiförmig, nur sehr selten ausgesprochen kugelförmig.

BSE-Aufnahme Po

Mikrometeorite des Typs Po (Porphyritic) können hingegen oft ausgesprochen kugelförmig sein. Große Olivinkristalle [1] schwimmen ohne einheitliche Ausrichtung in der glasartigen Matrix [2]. Magnetite sind oft vorhanden, können aber auch fehlen, wie in diesem Beispiel.

BSE-Aufnahme Po

Bei diesem porphyritischen Mikrometorit sind Olivinkristalle an der Oberfläche nicht zu erkennen. Die Glasmatrix scheint lediglich von Magnetitkristallen überzogen zu sein. Zudem kennzeichnen zahlreiche, teils große Öffnungen und Hohlräume diesen Mikrometeorit.

Auch industrielle Partikel sehen durchaus beeindruckend aus und gewisse genannte Merkmale bei Mikrometeoriten treten auch dort auf. Daher ist es wichtig, die Merkmalszusammenstellung der Mikrometeorite zu kennen und nicht nach einzelnen Merkmalen zu beurteilen.

BSE-Aufnahme industrieller Partikel

Magnetite an Oberflächen bilden sich auch häufig bei eisenhaltigen, irdischen Partikel unter Hitzeeinfluss. Es fehlen diesem Partikel aber sonstige kristalline Merkmale eines Mikrometeorits und die rundlichen kleinen Gruben und die rundlichen Anhängsel (unten) sind häufige Erscheinungsmerkmale industrieller Spherulen.

BSE-Aufnahme industrieller Partikel

Nicht alle streifenförmigen Muster stammen von gebänderten Olivinen. Diese Spherule wird unter dem Mikroskop für den ungeübten Beobachter ein ähnliches Muster zeigen wie ein BO. Am REM zeigt, sich, dass die Streifen vorwiegend aus Eisenoxid bestehen (helle Färbung). Solche oft sehr kugeligen industriellen Partikel findet man sehr häufig in den Proben.

BSE-Aufnahme industrieller Partikel

Dieser Partikel mag unter dem Stereomikroskop einem porösen porphyritischen Mikrometeorit ähneln (vgl. oben). Hier zeigt sich sofort durch die helle Färbung, dass charakteristische Elemente eines Po fehlen und der Partikel vorwiegend aus schweren Elementen (hier Eisen) besteht. Bei der Bestimmung unter dem Stereomikroskop ist es daher wichtig, die Farbe genau zu beachten. Dieser Partikel wird dort eher gräulich und nicht schwarz erscheinen, wie bei den meisten Po der Fall.

Die nachfolgenden beiden Partikel dürften unter dem Stereomikroskop eine sehr ähnliche Form zeigen. Am REM sind kristalline Merkmale zu erkennen, die schnell klar machen, dass ein Partikel außerirdischen und der andere irdischen Ursprungs ist.

BSE-Aufnahme CC(BO)

BSE-Aufnahme industrieller Partikel

EDX-Analysen

Wie oben bereits angesprochen lassen sich EDX-Analysen zur Bestimmung der Elementzusammensetzung unterschiedlich einsetzen. Verschiedene Strukturen kann man gezielt einzeln analysieren oder aber die Gesamtzusammensetzung des Mikrometeoriten messen. Nachfolgend einige Beispiele mit Erläuterungen.

EDX-Elemenentanalyse BO mit Metaslltropfen

Im obigen Diagramm sind 2 Messungen an einem Mikrometeorit aufgetragen. Die blaue Kurve zeigt die typische chondritische Zusammensetzung. Die grüne Kurve zeigt die Zusammensetzung des Metalltropfens bestehend vorwiegend aus Nickel und Eisen sowie sehr wenig Phosphor und Schwefel (nicht beschriftet). Da die Messung immer etwas streut sind hier auch kleinere Mengen von Mg, Al und Si aus dem umgebenden Bereich registriert. Um die Peaks richtig zu interpretieren muss man wissen, dass je weiter der Peak rechts im Diagramm liegt, desto mehr trägt er zur Elementzusammensetzung bei. So ergeben sich für die obigen beiden Graphen folgende prozentualen Verteilungen der Elemente (in Oxidform).

Spektrum

MgO

Al2O3

SiO2

P2O5

SO3

CaO

Cr2O3

FeO

Ni

Set20-73_body_bulk

29,6

1,3

34,4

2,4

0,4

31,2

0,7

Set20-73_metalbead

4,8

1,3

5,6

0,8

0,3

0,3

8,9

78,0

EDX-Elemenentanalyse Po mit unterschiedlichen Phasen

Bei porphyritischen Mikrometeoriten lässt sich die Elementverteilung in den unterschiedlichen Phasen sehr gut getrennt ermitteln (siehe Diagramm oben). Die Messung am Magnetitkristall (schwarze Kurve) zeigt den höchsten Eisenanteil aber auch signifikante Anteile von Chrom. Die glasartige Matrix (braune Kurve) weist überdurchschnittliche Calcium- und Aluminium- und Siliziumgehalte auf. Der Olivinkristall setzt sich ausschließlich aus den Elementen Magnesium, Silizium und Eisen zusammen. Die großflächigere Bulkmessung mittelt die Werte und ergibt somit wieder die typische chondritische Zusammensetzung, wobei Magnesium hier unterdurchschnittlich vertreten ist.

Abschließende Worte

Wer nun enttäuscht darüber ist, dass man den eigenen ersten verifizierten Mikrometeoriten in aller Regel doch nicht so ganz ohne fremde Hilfe erlangen kann, dem sei zur Aufmunterung gesagt, dass die Community an Interessenten und auch Experten derzeit rasant wächst und auch das Interesse in der Wissenschaft an diesem Thema hoch ist. Denn urbane („frische“) Mikrometeorite eignen sich besonders gut für manche wissenschaftliche Untersuchungen wie etwa die Isotopenanalyse zur Bestimmung des Alters der Partikel im interplanetaren Raum, das wiederum Rückschlüsse auf deren Herkunft zulässt.

7 Schritte zum eigenen Mikrometeorit: Schritt 7 – Die Funde richtig dokumentieren und aufbewahren

Wer seinen ersten Mikrometeoriten gefunden und identifiziert hat und die Suche fortsetzt, der wird schnell weitere finden. Um auch später noch den Überblick zu haben und jeden Mikrometeorit, dessen Beschreibungen, Fotos, Aufnahmen am Rasterelektronenmikroskop und sonstige erhobene Daten zweifelsfrei zuordnen zu können, sollte man diese mit Nummern bzw. Codes versehen. Außerdem hilft es, alle Informationen zu den Funden tabellarisch festzuhalten. Was ist dabei zu bedenken?

Nummerierung

Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, die Mikrometeorite/Funde zu nummerieren. Auch wenn die Unterschiede anfänglich marginal wirken mögen, so ergeben sich daraus langfristig praktische Konsequenzen.

Nummerierung der entnommenen Partikel oder Nummerierung der verifizierten Mikrometeorite?

Nicht jedes Exemplar, das man einer Probe entnommen hat und anschließend genauer untersucht, wird sich am Schluss als Mikrometeorit erweisen. Bis zur Verifizierung fallen bereits Schritte an, wo eine Nummerierung hilfreich oder notwendig ist. Spätestens am Rasterelektronenmikroskop muss man die Proben in irgendeiner Form eindeutig zuordnebar machen. Man muss also in der Regel bereits vor der Verifizierung mit einer Nummerierung oder Beschriftung arbeiten. Wenn sich dann später ein Teil der Funde als Mikrometeoriten entlarvt, ein anderer hingegen nicht, dann stellt sich die Frage, ob man die Nummerierung beibehält oder eine neue Nummerierung der verifizierten Funde vornimmt.

Für eine neue Nummerierung spricht:

- Am Schluss ist es übersichtlich, nur die verifizierten Funde in einem Nummerierungssystem zu haben

- Man hat so leichter einen Überblick, wie viele Mikrometeorite in der Sammlung sind

- Möglicherweise möchte man nicht alle Proben, die sich als industrielle Partikel entpuppten aufbewahren, so dass bei einer Neubenummerung keine Lücken in der Sammlung entstehen.

- Eine lückenlose Nummerierung der Mikrometeorite erleichtert die Aufbewahrung, da nicht zwingend jeder einzelne Partikel beschriftet werden muss sondern mit Serien gearbeitet werden kann (siehe unten unter Aufbewahrung)

Für eine Beibehaltung der Nummerierung der „Kandidaten“ spricht:

- Die Beibehaltung einer initialen Nummerierung erspart Arbeit und beugt Übertragungsfehlern vor

- Fotos, Aufnahmen am Rasterelektronenmikroskop oder andere Informationen, die mit dieser initialen Nummerierung beschriftet sind, können später problemlos zugeordnet werden, ohne dass diese nochmal neu beschriftet werden müssten

- Eine Neubeschriftung aller mit initialer Nummerierung ausgestatteten Daten und Bilder wäre sehr aufwendig und teilweise kaum möglich (z. B. wenn die Nummer im Foto dargestellt ist)

- Muss man später eine Verifizierung doch wieder zurücknehmen, so entsteht dann dadurch keine Lücke in einer evtl. neu vorgenommenen Nummerierung; kann man später einen zunächst als terrestrisch klassifizierten Partikel doch als Mikrometeorit verifizieren, so muss man diesen dann nicht mit einer neuen Nummer versehen, die dann möglicherweise abseits der Nummern von Funden aus der gleichen Probe steht

- Man hat früher die finalen Nummern zur Verfügung, da man dazu nicht auf die Verifizierung warten muss, die sich bei schwierigen Fällen durchaus länger hinziehen kann

Beide Vorgehensweisen haben also ihre Vor- und Nachteile.

Fortlaufende Nummerierung oder nach Orten/Proben gegliederte Nummerierung?

Im Hobbybereich findet man häufig eine fortlaufende Nummerierung von gesammelten Mikrometeoriten von 1 bis X mit einem Sammlungs- oder Namenskürzel vorangestellt, z. B. NMM2583 oder THMM464. In der Wissenschaft sind oft nach Fundorten/Proben klassifizierte Nummern zu lesen, beispielsweise C19-0038 oder AAS-26-D1-#2. Auch hier bringen beide Systeme ihre Vor- und Nachteile mit sich.

Für eine Nummerierung von 1 bis X spricht:

- Es ist sofort erkennbar, wie viele Mikrometeorite die Sammlung umfasst

- Anhand der Nummer ist ungefähr erkennbar, aus welcher Zeit der Fund stammt

- Die Nummerierung ist sehr kurz und damit platzsparend bei Beschriftungen/Benennungen

Für eine Nummerierung unter Einbeziehung von Probenorten bzw. Proben spricht

- Anhand der Nummer ist eine Zuordnung zum Probenort bzw. zur Probe sofort erkennbar

- Arbeitet man mit der Nummerierung verifizierter Mikrometeorite (vgl. oben) und kann man einen Partikeln erst später als Mikrometeorit verifizieren (z. B. nachdem man bereits Funde von neuen Proben nummeriert hat), dann kann dieser dennoch eine Nummer bekommen, die sich an die Nummern der anderen Partikel aus dieser Probe anschließt

Datensammlung

Im Laufe der Arbeiten, von der Probenahme bis hin zur Analyse der Partikel, fallen eine ganze Menge an Daten an: z. B. Angaben zum Fundort, Angaben zur Beprobung, Beobachtungen zum Fund des Partikels, optische Charakteristika, Analysedaten, Fotos, Zeichnungen, Größenangaben, klassifikatorische Zuordnung.

Um später den Überblick darüber zu wahren, daraus Erkenntnisse ableiten zu können oder vielleicht sogar die Daten für wissenschaftliche Fragestellungen zu nutzen, sollten man diese Angaben konsequent und systematisch festhalten. Beschreibende Daten kann man gut in Excel oder vergleichbarer Software festhalten und hat so gleich die Möglichkeit, darin verschiedene Auswertungen durchzuführen oder Diagramme zu erstellen.

Für die Ablage von Bilddaten und anderen Dateien sollte man sich ein Dateisystem einrichten, das zur gewählten Nummerierungsmethode passt.

Aufbewahrung der Mikrometeoriten

Wie man sinnvollerweise die Funde aufbewahrt, hängt auch vom anvisierten Verwendungszweck dieser ab. Möchte man primär eine Sammlung anlegen? Möchte man die Funde als Vergleichsmaterial für die zukünftige Suche verwenden? Möchte man die Funde vielleicht ausstellen oder anderen Einblicke ermöglichen? Oder will man die Funde für wissenschaftliche Analysen zur Verfügung stellen? Vielleicht auch für zerstörende Analysen (z. B. Anfertigung von polierten Schnitten oder zur Isotopenanalyse)? Sicherlich gibt es noch eine Vielzahl anderer Verwendungsmöglichkeiten.

Mikrozellen

Eine gern verwendete Möglichkeit die Funde platzsparend und mit schnellem Zugriff zu verwahren ist es, diese auf leicht klebendem PostIt-Papier anzuordnen, das man in Mikrozellen mit Vertiefungen und einer Glasabdeckung anbringt.

Mikrozellen mit Mikrometeoriten

Hierzu klebt man doppelseitiges Klebeband in die Vertiefung und darauf dann den PostIt-Klebestreifen mit der klebenden Seite noch oben. Darauf kann man die Mikrometeorite platzieren und nach dem gewünschten System anordnen, zum Beispiel in 5er-Reihen mit fortlaufender Nummerierung von links nach rechts und von oben nach unten. Auf Trägern mit vier Vertiefungen lassen sich so etwa 100 Mikrometeorite unterbringen.

Die Proben kann man so leicht jederzeit unter dem Mikroskop anschauen. Sie lassen sich auch gut darauf fotografieren. Dazu ist ein weißer Hintergrund, also weißes PostIt-Papier, optimal. Zur Betrachtung unter dem Mikroskop hat aber ein dunklerer Hintergrund Vorteile, da dieser bei starker Beleuchtung sich nicht so blendend auswirkt.

Solange man die Proben zusammen hält, lassen sich auf diesem Weg zahlreiche Funde mit wenig Beschriftung und dennoch klarer Zuordnung verwalten. Möchte man aber stärker mit den Mikrometeoriten weiterarbeiten und sie dafür aufteilen, so steigt der Beschriftungsaufwand.

Mikroreaktionsgefäße

Denkbar ist auch eine Verwahrung der Mikrometeorite einzeln in Mikroreaktionsgefäßen aus Plastik. Darin sind sie am besten vor Staub geschützt. Außerdem benötigt der Partikel nicht den Kontakt zu Klebematerial, was Spuren hinterlassen kann. Diese Gefäße lassen sich auch gut bei einer zwischenzeitigen Lagerung oder einem Transport von Mikrometeoriten einsetzen, da die Mikrometeorite darin am besten vor Verlust geschützt sind.

Selten kann es zu elektrischen Aufladungen der Plastikgefäße kommen, dann muss man sehr vorsichtig hantieren, wenn man den Partikel hineingeben oder herausnehmen möchte.

Nützlich sind Mikroreaktionsgefäße, die einen glatten Boden haben. Denn diese kann man mit dem enthaltenen Partikel und bei geöffnetem Deckel unter das Stereomikroskop stellen und sich so die Probe anschauen, ohne sie aus dem Gefäß herausnehmen zu müssen.

Mikroreaktionsgefäße