Belgische Forscher finden Meteoriten in der Antarktis mit Hilfe von maschinellem Lernen
Mit ihrem riesigen Eisschild ist die Antarktis der beste Ort auf der Erde, um nach Meteoriten zu suchen. Kürzlich kehrte ein belgisches Team mit 115 neuen Weltraumgesteinen zurück, nachdem es eine neue Methode zu deren Auffindung getestet hatte.
Eine Gruppe von Forschern ist unterwegs.
Sie fahren langsam durch die eisige Landschaft in der Nähe der Belgica Mountains im Queen Maud Land der Antarktis. Sie fahren auf Schneemobilen in einer V-Formation, schauen sich genau um, suchen die Schneeoberfläche nach Steinen ab und halten nach gefährlichen Gletscherspalten Ausschau.
Wären ihre Fahrzeuge andere und der Ort auch ein anderer, könnte man sie mit einer Gruppe der Hells Angels verwechseln. Aber diese Wissenschaftler wollen nicht die öffentliche Ordnung stören, sondern suchen in ihrer Umgebung nach einem außerirdischen Schatz: Sie sind auf der Suche nach Meteoriten.
Einer von ihnen, Steven Goderis von der Vrije Universiteit in Brüssel, ist bereits zum sechsten Mal in der Antarktis. Aufgrund seiner Erfahrung bei der Identifizierung von Meteoriten und Gletscherspalten nimmt er normalerweise eine Position ganz links oder ganz rechts in der Formation ein und leitet die weniger erfahrenen Forscher vor ihm per Walkie-Talkie an.
Und es gibt gute Gründe dafür, dass die Forscher in die unwirtliche Umgebung der Antarktis gekommen sind, um nach Objekten zu suchen, die scheinbar nicht speziell ein antarktisches Phänomen sind.
„Meteoriten fallen mehr oder weniger gleichmäßig über den Globus, wobei jedes Jahr etwa 5.000 mit einem Gewicht von mehr als einem Kilogramm auf der Erde einschlagen. Aber in der Antarktis landen die Meteoriten im Eis, wodurch sie viel leichter zu finden sind“, sagt Steven Goderis, der vor kurzem von der laufenden Belgischen Antarktis-Forschungsexpedition (BELARE) 2024-2025 zurückgekehrt ist.
„Tatsächlich wurden etwa 60 Prozent der mehr als 80.000 bekannten Meteoriten in der Antarktis gefunden“, sagte er gegenüber Polar Journal AG.
Sternschnuppen mit maschinellem Lernen aufspüren
Die systematische Suche nach Meteoriten in der Antarktis dauert schon seit Jahrzehnten an. In dieser Zeit haben die Wissenschaftler nach und nach Muster in der Verteilung der Meteoriten auf dem Kontinent entdeckt. Wind, Eisströme und Gebirgsketten sind zum Beispiel natürliche Phänomene, die bestimmte Gebiete besonders geeignet für die Entdeckung von Meteoriten machen.
Die diesjährige Mission von Steven Goderis und Kollegen fand in der Nähe der Belgica Mountains in der Ostantarktis statt. Dieser besondere Teil des Kontinents wurde aus praktischen Gründen ausgewählt, da er relativ nahe an der belgischen Forschungsstation Princess Elisabeth liegt.
Aber es gab auch einen anderen, eher hochtechnologischen Grund: einen Algorithmus, der sich selbst trainiert. Ein Ziel der diesjährigen Mission war es, zum ersten Mal den Nutzen eines neuen maschinellen Lernmodells zu testen. Das Modell, das von Veronica Tollenaar et al. im Jahr 2022 entwickelt wurde, basiert auf einer Reihe von Parametern, die aus früheren Meteoritenfunden ermittelt wurden.
Zu den Parametern gehörten ‚Oberflächentemperatur‘, ‚Oberflächenneigung‘ und ‚Eisdicke‘. Durch die Kombination dieser Parameter wurde eine Karte der Antarktis erstellt. Die Karte, die Sie online einsehen können, ist ein Flickenteppich aus vielversprechenden Eisfeldern, die sich typischerweise im Landesinneren und am Fuße der vielen Berge und sogenannten Nunataks des Kontinents befinden.
Eines der vielen vielversprechenden Gebiete lag nördlich der Belgica Mountains.
„Die meisten der Meteoriten, die wir gefunden haben, befanden sich in diesem Eisfeld hier“, sagte Steven Goderis und zeigte auf die Karte: „Die Vorhersagekraft des Modells ist also definitiv von Wert.“
Allerdings sah er bei dem Modell für maschinelles Lernen noch Raum für Verbesserungen.
„Ich möchte auch darauf hinweisen, dass ab einem bestimmten Detailgrad auch andere Informationen berücksichtigt werden müssen. Informationen wie lokales Grundgestein und Gletscherspaltenzonen zum Beispiel. Diese könnten möglicherweise in zukünftige verfeinerte Modelle einbezogen werden“, sagte er.
Lokalisierung der Meteoriten
Wie jetzt deutlich wird, war die oben beschriebene V-förmige Suche alles andere als zufällig. Die Methode wurde in jahrelanger Erfahrung entwickelt, und in der Regel fährt ein erfahrener Guide an der Spitze. Die Forscher nehmen die folgenden Positionen ein, während sie auf der Oberfläche des blauen Eises nach Steinen suchen.
Steven Goderis erinnert sich an andere Besuche in der Antarktis in den letzten 15 Jahren, bei denen fast keine Meteoriten gefunden wurden. Aber bei der diesjährigen Mission wurden sowohl mit der vom Algorithmus erstellten Karte als auch mit der verfeinerten Suchmethode insgesamt 115 gefunden.
In einigen Gebieten kann alles, was nicht aus Eis oder Schnee besteht, als Meteorit angenommen werden, aber in anderen Gebieten können normale lokale Felsen auf der Eisoberfläche verstreut sein, was die Suche erschwert. Normalerweise finden die Forscher etwa fünf Meteoriten pro Tag, aber an einem erfolgreichen Tag in diesem Jahr wurden insgesamt 27 Meteoriten gefunden.
„Wir finden jede Stunde einen neuen Meteoriten, aber manchmal vergehen auch drei Stunden, bevor wir einen neuen finden. Es ist also immer aufregend, wenn ein neuer Meteorit gefunden wird“, sagte Steven Goderis.
„Wenn wir einen neuen Meteoriten finden, notieren wir die Koordinaten, machen Fotos und packen die Fragmente in einen Beutel. Die neuen Meteoriten erhalten dann auch einen Feldnamen, in unserem Fall die Initialen der Person, die ihn gefunden hat, sowie das Jahr, den Monat, das Datum und die jeweilige Nummer an diesem Tag“, sagte er.
Das Alter des antarktischen Eises bestimmen
Steven Goderis ist mit dem Ergebnis der diesjährigen Mission zufrieden. 115 Meteoriten sind eine beachtliche Zahl, wenn man bedenkt, dass weltweit nur 80.000 Meteoriten gefunden und registriert worden sind. Aber die wissenschaftliche Bedeutung der neu gefundenen Meteoriten ist schwer vorherzusagen.
Alle bekannten Meteoriten werden in einer globalen Datenbank erfasst, in der Wissenschaftler aus aller Welt sie ausfindig machen und genauer untersuchen können. Da die neuen Gesteine noch klassifiziert und untersucht werden müssen, könnte sich jeder von ihnen als etwas Besonderes erweisen, erklärt Steven Goderis.
Um seinen Standpunkt zu veranschaulichen, erwähnt er einen Meteoriten namens ASUKA12236. Er wurde ursprünglich im Jahr 2012 gefunden, aber erst in den letzten Jahren wurde durch eine gründliche Untersuchung entdeckt, dass er einer der primitivsten Meteoriten ist, die jemals gefunden wurden und Wissenschaftlern wichtige Hinweise auf die Bausteine der Erde und anderer Planeten gibt.
„Mit der Suche nach Meteoriten werden mehrere wissenschaftliche Ziele verfolgt. Sie lehren uns nicht nur etwas darüber, was es da draußen im Sonnensystem gibt, sondern auch über die Erde selbst und wie sie sich gebildet und entwickelt hat“, sagte er.
„Derzeit sind wir auch sehr daran interessiert, wie lange sie auf der Erde waren, bevor wir sie gefunden haben, und in der Gegend um die Belgica Mountains haben wir die Meteoriten mit Hilfe der kosmischen Strahlung datiert.“
„Das hat uns gezeigt, dass einige der Meteoriten schon seit mehreren hunderttausend Jahren dort liegen. Das ist auch wichtig für die Bestimmung des Alters des Eises in der Antarktis in diesem Gebiet, da es sein Mindestalter verrät“, sagte Steven Goderis.
Ole Ellekrog, Polar Journal AG
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