<
div>
Een dun stukje meteoriet onder een microscoop. Verschillende kleuren staan voor verschillende mineralen, omdat licht er op verschillende manieren doorheen gaat. De ronde minerale aggregaten zijn chondrulen, die een belangrijk onderdeel zijn van primitieve meteorieten. Credits: Nicole Xike Nie
Nieuw werk onthult dat het kalium van de aarde is aangekomen door een meteorietbezorgdienst.
Het kalium van de aarde arriveerde door een meteorietbezorgdienst, vindt nieuw onderzoek onder leiding van Carnegie’s Nicole Nie en Da Wang. Hun werk, gepubliceerd op 26 januari in het tijdschrift Wetenschap, laat zien dat sommige primitieve meteorieten een andere mix van kaliumisotopen bevatten dan die in andere, meer chemisch bewerkte meteorieten. Deze resultaten kunnen helpen bij het ophelderen van de processen die ons zonnestelsel hebben gevormd en de samenstelling van zijn planeten hebben bepaald.
« De extreme omstandigheden in het binnenste van sterren stellen sterren in staat om elementen te vervaardigen met behulp van kernfusie », legt Nie, een voormalig onderzoeker, uit Carnegie postdoc nu bij Caltech. « Elke stellaire generatie zaait de grondstof waaruit volgende generaties worden geboren en we kunnen de geschiedenis van dit materiaal door de tijd heen volgen. »
Een deel van het materiaal dat in het binnenste van sterren wordt geproduceerd, kan de ruimte in worden geworpen, waar het zich ophoopt als een wolk van gas en stof. Meer dan 4,5 miljard jaar geleden stortte zo’n wolk in en vormde zo onze zon.
De overblijfselen van dit proces vormden een roterende schijf rond de pasgeboren ster. Uiteindelijk kwamen de planeten en andere objecten in het zonnestelsel samen uit deze overblijfselen, inclusief de moederlichamen die later uit elkaar vielen om asteroïden en meteorieten te worden.
« Door variaties te bestuderen in het isotopenbestand dat bewaard is gebleven in meteorieten, kunnen we de bronmaterialen traceren waaruit ze zijn gevormd en een geochemische tijdlijn bouwen van de evolutie van ons zonnestelsel », voegde Wang toe, die nu aan de Chengdu University of Technology studeert.
Een dunne sectie van een meteoriet onder een microscoop, met een chondrule met complexe structuren. Chondrules behoren tot de oudste materialen in het zonnestelsel. Credits: Nicole Xike Nie
Elk element bevat een uniek aantal protonen, maar zijn isotopen hebben een wisselend aantal neutronen. De verdeling van verschillende isotopen van hetzelfde element door het zonnestelsel is een weerspiegeling van de samenstelling van de stofwolk waaruit de zon is ontstaan. Veel sterren hebben bijgedragen aan deze zogenaamde zonne-moleculaire wolk, maar hun bijdragen waren niet uniform, wat kan worden bepaald door het isotopengehalte van meteorieten te bestuderen.
Wang en Nie hebben samen met Carnegie-collega’s Anat Shahar, Zachary Torrano, Richard Carlson en Conel Alexander de verhoudingen van drie kaliumisotopen gemeten in monsters van 32 verschillende meteorieten.
Kalium is vooral interessant omdat het een zogenaamd matig vluchtig element is, dat zijn naam dankt aan het relatief lage kookpunt waardoor het vrij gemakkelijk verdampt. Als gevolg hiervan is het een uitdaging om te zoeken naar patronen die ouder zijn dan de zon in de isotopenverhoudingen van vluchtige stoffen – ze blijven gewoon niet lang genoeg in de hete stervormingscondities hangen om een gemakkelijk leesbaar record bij te houden.
« Met behulp van zeer gevoelige en geschikte instrumenten vonden we echter patronen in de verdeling van onze kaliumisotopen die werden geërfd van pre-solaire materialen en verschilden tussen soorten meteorieten, » zei Nie.
Ze ontdekten dat enkele van de meest primitieve meteorieten, koolstofhoudende chondrieten genaamd, die zich in het buitenste zonnestelsel vormden, meer kaliumisotopen bevatten die werden geproduceerd door enorme stellaire explosies, supernovae genaamd. Terwijl andere meteorieten – degene die het vaakst op de aarde neerstorten, niet-koolstofhoudende chondrieten genoemd – dezelfde kaliumisotoopverhoudingen bevatten als op onze thuisplaneet en elders in het binnenste zonnestelsel.
« Dit vertelt ons dat er, net als een slecht gemengd cakebeslag, geen gelijkmatige verdeling van materialen was tussen de buitenste regionen van het zonnestelsel waar de koolstofhoudende chondrieten werden gevormd, en het binnenste zonnestelsel, waar we leven », concludeerde Shahar.
Jarenlang hebben Carnegie Earth en planetaire wetenschappers gewerkt om de oorsprong van de vluchtige elementen van de aarde te onthullen. Sommige van deze elementen zijn mogelijk helemaal vanuit de buitenste delen van ons zonnestelsel naar hier getransporteerd op de ruggen van koolstofhoudende chondrieten. Aangezien het patroon van pre-zonnekaliumisotopen gevonden in niet-koolstofhoudende chondrieten echter overeenkwam met dat op aarde, zijn deze meteorieten de waarschijnlijke bron van het kalium van onze planeet.
« Het is pas onlangs dat wetenschappers een lang gekoesterde overtuiging uitdaagden dat de omstandigheden in de zonnenevel die onze zon heeft voortgebracht, heet genoeg waren om alle vluchtige elementen te verbranden », voegde Shahar eraan toe. « Dit onderzoek levert nieuw bewijs dat vluchtige stoffen de vorming van de zon kunnen overleven. »
Er is meer onderzoek nodig om deze nieuwe kennis toe te passen op onze modellen van planeetvorming en om te zien of het lang gekoesterde overtuigingen over hoe de aarde en haar buren zijn ontstaan, aanpast.
Referentie: « Meteorieten hebben nucleosynthetische anomalieën geërfd van kalium-40 geproduceerd in supernovae » door Nicole X. Nie, Da Wang, Zachary A. Torrano, Richard W. Carlson, Conel M. O’D. Alexander en Anat Shahar, 26 januari 2023, Wetenschap.
DOI: 10.1126/science.abn1783
Dit werk werd ondersteund door een <span class= »glossaryLink » aria-describedby= »tt » data-cmtooltip= »
NASA
De National Aeronautics and Space Administration (NASA), opgericht in 1958, is een onafhankelijke instantie van de Amerikaanse federale regering die de National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) opvolgde. Het is verantwoordelijk voor het civiele ruimteprogramma, evenals voor luchtvaart- en ruimtevaartonderzoek. Haar visie is « Kennis ontdekken en uitbreiden ten behoeve van de mensheid. » De kernwaarden zijn « veiligheid, integriteit, teamwerk, uitmuntendheid en inclusie ». NASA doet onderzoek, ontwikkelt technologie en lanceert missies om de aarde, het zonnestelsel en het universum daarbuiten te verkennen en te bestuderen. Het werkt ook aan het bevorderen van de kennis op een breed scala van wetenschappelijke gebieden, waaronder aard- en ruimtewetenschap, planetaire wetenschap, astrofysica en heliofysica, en het werkt samen met particuliere bedrijven en internationale partners om zijn doelen te bereiken.
” data-gt-translate-attributen=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>NASA NESSF fellowship, Carnegie postdoctorale fellowships en een Carnegie Postdoc × Postdoc (P2) startbeurs.
