Early Meteorite Bits onthullen aanwijzingen over de evolutie van het zonnestelsel

Veel meteorieten die op aarde worden aangetroffen, zijn overblijfselen van één gigantische botsing van het zonnestelsel die meer dan 460 miljoen jaar geleden plaatsvond. Maar voor het eerst hebben onderzoekers specifiek gericht op meteorieten die vlak voor die asteroïdebotsing op de aarde vielen en ontdekten dat de samenstelling van die eerdere ruimtesteen heel anders is dan die van vandaag.

Door de minuscule overblijfselen van die oude zonnestelselcrashes, micrometeorieten te doorzoeken, ontdekten de onderzoekers dat de meest voorkomende soorten meteorieten tegenwoordig vrij zeldzaam waren - en de zeldzaamste soorten waren gewoon. Het begrijpen van de samenstelling van asteroïden biedt inzicht in de geschiedenis van botsingen tussen zonnestelsels en de evolutie van de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter, zeggen wetenschappers.

"We hebben veel tijd besteed aan het bestuderen van het puin van het grote asteroïde vernietigingsevenement 466 miljoen jaar geleden, maar onlangs gingen we een beetje verder terug in de tijd", zegt Philipp Heck, een onderzoeker bij The Field Museum in Chicago en hoofdauteur van het nieuwe onderzoekspaper. "We vonden het heel anders dan wat er vandaag gebeurt - dat was onze grote verrassing", vertelde Heck aan ProfoundSpace.org. [De vreemdste asteriods in het zonnestelsel]

Meteorieten komen van rondvliegend puin na een botsing van twee lichamen in het zonnestelsel, en hun make-up weerspiegelt de asteroïde, komeet, maan of planeet die door de crash leed. De zeldzaamste meteorieten die tegenwoordig op aarde te vinden zijn, komen uit gedifferentieerde of gedeeltelijk gedifferentieerde lichamen - grote clusters van stof en puin die zo heet werden dat ze een kern, mantel en korst vormden (of gedeeltelijk vormden), zoals op aarde, Mars of de asteroïde Vesta. Het komt tegenwoordig veel vaker voor dat meteorieten afkomstig zijn van ongedifferentieerde lichamen, die een mengsel bleven van steen, stof en metaal.

Maar volgens het nieuwe onderzoek was dat type meteoriet, een gewone chondriet genaamd, veel minder vaak voorgekomen dan degenen van gedifferentieerde lichamen. Door de meest recente meteorieten te vermijden, kunnen onderzoekers een glimp opvangen van meer botsingen in het verleden van het zonnestelsel.

"Dit is geen evenement, waar we naar kijken - dit is eigenlijk de achtergrond," zei Heck. "Je kunt zeggen dat dit staarten zijn van verschillende gebeurtenissen: de resultaten van verschillende [botsing] gebeurtenissen in het zonnestelsel, in de asteroïdengordel, die fragmenten hebben gegenereerd ... en die fragmenten zijn naar de aarde gekomen."

Een paar gebeurtenissen en asteroïde populaties lijken die achtergrond te domineren, voegde hij eraan toe: 34 procent van de micrometeorieten kwam van gedeeltelijk gedifferentieerde lichamen, die gedeeltelijk waren gesmolten en begonnen af ​​te scheiden, terwijl slechts 0,45 procent van de meteorieten tegenwoordig van dat type zijn. Dit wijst erop dat veel van die lichamen in het verleden botsingen hebben gehad, zei Heck. De onderzoekers vonden ook micrometeorieten die hun oorsprong vonden in een aanrijding bij Vesta, de helderste asteroïde die vanaf de aarde zichtbaar was, miljarden jaren geleden, evenals meteorieten waarvan de onderzoekers denken dat deze afkomstig zijn uit de vorming van de Flora asteroïde familie, ook ongeveer een miljard jaar geleden. Beide wonen in de asteroïdengordel.

Met name waren er maar heel weinig gewone chondrieten - de meeste werden later gegenereerd, door de 466 miljoen-jaar-oude botsing of door een nog later evenement, dat een ander type gewone chondriet genereerde, zei Heck.

"Het gebruik van relict-mineralen in de rotsformatie om de vorige asteroïdeflux te bepalen, is ongelooflijk inventief," vertelde Tasha Dunn, een planetaire geoloog aan het Colby College die niet betrokken was bij het onderzoek, via e-mail aan ProfoundSpace.org. "Ik was behoorlijk verrast door de resultaten."

Dunn merkte op dat de proporties van meteoriettypen die vandaag de dag regenen niet overeenkomen met de populaties van asteroïden die in de gordel worden gevonden - een ongelijkheid die onderzoekers van meteorieten in de war heeft gebracht. "Proberen te begrijpen waarom het aandeel asteroïden in de asteroïdengordel niet overeenkomt met wat we in de meteorietencollectie zien, was al een tijdje een van de grootste vragen in de meteorica," zei ze.

Dunn zei dat ze in het bijzonder geïnteresseerd was om het grote aantal meteorieten uit de Flora-familie te zien, omdat onderzoekers zich afvroegen waarom er niet veel van hen naar beneden kwamen, ondanks de goede positie van de Floras. Misschien, zei ze, werd een groot deel van het materiaal verdreven tijdens de eerste breuk van het gezin. [The Asteroid Belt Explained (Infographic)]

"Naald in een hooiberg"

Het is begrijpelijk dat meteorieten die meer dan 466 miljoen jaar geleden zijn gevallen, moeilijk te vinden zijn. De Russische en Zweedse collega's van Heck wendden zich tot micrometeorieten van minder dan 2 millimeter (0,08 inch) breed. Door monsters van gesteente uit een rivierdal in Rusland, dat vroeger zeebodem was, te doorzoeken, slaagden ze er in om er enkele te scheiden. Ze kozen een locatie die een langzame opbouw van sediment had, wat leidde tot een groter deel van de gewenste micrometeorieten.

De onderzoekers profiteerden van een gelukkig feit: chromieten en chromen spinellen, de belangrijkste korrels die nodig zijn om de leeftijd en samenstelling van een micrometeoriet te bepalen, zijn resistent tegen zuur. Dus om de meteorietverbindingen te vinden, behandelden ze het materiaal met zoutzuur of fluorwaterstofzuur om de aardse afzettingen weg te eten, waardoor de meteorietmarkers achterbleven.

"De aanpak is in wezen een naalden-in-een-hooiberg probleem, en we gebruiken de ruwe methode om de hooiberg af te branden om de naald te vinden," zei Heck.

Heck's groep analyseerde samples die dateren uit het target-tijdperk, waarbij ze zich richtten op de chromieten en chroom-spinellen, waarvan de make-up wetenschappers kan helpen het type object te classificeren waarvan ze afkomstig zijn.

"Zelfs bijna 500 miljoen jaar in het sediment veranderde ze niet," zei Heck. "Ze behouden nog steeds de originele compositie, waardoor het een echt, heel goed en robuust mineraal is om meteorieten te bestuderen die in het verleden zijn aangekomen."

Ze maten ook de zuurstofisotopen - dat wil zeggen, zuurstof met verschillende aantallen neutronen - waarvan de verhoudingen waarschijnlijk aangeven hoe ver van de zon het lichaam is gevormd, zei Heck.

Heck zei verder dat onderzoekers naar verschillende tijdvensters moeten kijken om te proberen die eerdere botsingen met het zonnestelsel te begrijpen, zoals degene die fragmenten wegstootte uit Vesta.

"We kunnen dat doen voor de verschillende soorten fragmenten van verschillende ouderorganismen, ouder-asteroïden, en een beter beeld krijgen van wat botsingen zijn gebeurd en wat de effecten waren op planeten in het binnenste zonnestelsel," zei hij. Men zou ook meteorietfragmenten kunnen volgen op plaatsen zoals de maan en Mars voor een completer beeld. Alle resultaten kunnen worden ingepast in modellen van de gebeurtenissen, waardoor hun nauwkeurigheid en ons begrip van de evolutie van het zonnestelsel - en mogelijk de impact van die titanic crashes op het leven en klimaat van de aarde - toenemen.

"Het is echt een multidisciplinaire samenwerking met verschillende velden - geologie, cosmochemie, planetaire wetenschap, chemie - allemaal samenwerken om dat probleem aan te pakken," zei Heck.

Het nieuwe onderzoek werd vandaag gedetailleerd (23 januari) in het tijdschrift Nature Astronomy.