Wetenschap

Als je op het zonnestelsel terugspoelt, hoe zou het er dan uitzien?

2025

Je weet hoe je uiteindelijk ten minste één model moet maken van de zonnestelsel (voor de wetenschapsbeurs of anderszins) voor de achtste klas? Die opstelling van draad en schuimbollen, gekleurd om er vaag uit te zien als de planeten, is niet hoe het er begon uit te zien.

Het zonnestelsel is herschikt door de zwaartekracht sinds het miljarden jaren geleden voor het eerst werd gevormd. Jupiter en Saturnus waren gedeeltelijk de boosdoeners, aangezien de immense zwaartekracht van elk van deze gasreuzen voldoende was om de zaken buiten de orde te laten vliegen. Nu wetenschappers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) proberen het ontluikende zonnestelsel te reconstrueren door het bestuderen van de unieke handtekeningen van isotopen gevonden in meteorieten die ontsnapten aan de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter. Dit zijn de meeste meteorieten die op aarde zijn gevallen.

De onthulling van het materiaal waaruit deze meteorieten bestonden, onthulde dat de asteroïden waarvan ze zijn afgebroken - minstens honderd van hen - zich in de nabije en verre uithoeken van het zonnestelsel hebben gevormd.

Als de grootste planeten in het zonnestelsel moeten Jupiter en Saturnus heel snel zijn gegroeid om genoeg stof en gas te verzamelen voordat de zon uiteindelijk ontbrandde en het resterende oergas wegblies', LLNL-postdoc Jan Render, die een onderzoek leidde dat onlangs werd gepubliceerd in Aardse en planetaire wetenschapsbrieven , vertelde SYFY WIRE. 'We zien ook twee chemisch en isotopisch verschillende populaties van objecten in de asteroïdengordel die in het vroege zonnestelsel gedurende enkele miljoenen jaren ruimtelijk van elkaar gescheiden moeten zijn, waarschijnlijk door Jupiter.'

De asteroïdengordel wemelt van miljoenen, mogelijk miljarden, asteroïden en meteorieten, van kleine fragmenten tot ruimterotsen zoals dwergplaneet Ceres. Vroeger werd aangenomen dat de asteroïden en meteorieten in deze gordel het overblijfsel waren van een verpletterde planeet. Het zijn eigenlijk heterogene delen van het zonnestelsel waarvan de isotopische en chemische handtekeningen een beeld zouden kunnen vormen van hoe het zonnestelsel er in zijn vroege dagen uit moet hebben gezien. Binnen de asteroïdengordel is er eigenlijk puin van kosmische botsingen, maar deze overblijfselen zijn allemaal verschillende groepen asteroïden die elk uit verschillende ouderlichamen kwamen.

Planeten worden gevormd door aanwas van wat begint als stofdeeltjes en aan elkaar plakken om steeds grotere stukken rots te vormen. Het was waarschijnlijk niet ongebruikelijk dat stukken van deze embryonale planeten tegen elkaar sloegen, en een deel van dat afval zweeft nu nog steeds rond in de asteroïdengordel. Wanneer planeten vorm krijgen, ontwikkelen ze ook unieke chemische handtekeningen, afhankelijk van waar ze zijn gevormd. Daarom waren Render en haar team vooral op zoek naar ongewone isotopen die zijn ontstaan uit nucleosynthese , het proces waarbij atomen worden gevormd die complexer zijn dan waterstof in de ruimte.

'Monsters van meteorieten laten een vrij grote diversiteit zien in zowel chemische als isotopensamenstellingen, wat ons vertelt dat de asteroïdengordel op zich ook chemisch en isotopisch divers is,' zei Render. 'Grote delen van de asteroïdengordel blijven echter onbemonsterd. Het is daarom moeilijk om een representatief samenstellingsgemiddelde van de hele asteroïdengordel af te leiden, maar we kunnen nu met zekerheid zeggen dat de meteorieten die we in ons onderzoek hebben onderzocht in een bepaalde volgorde ten opzichte van elkaar zijn gevormd.'

Nucleosynthese wordt verondersteld te zijn begonnen binnen enkele ogenblikken na de oerknal. Nieuwe atoomkernen zouden ontstaan uit kernreacties, en deze reacties varieerden van regio tot regio van wat nu het zonnestelsel is.

Meteorieten bekend als basaltische achondrieten heeft misschien een aantal antwoorden. De samenstelling hiervan is vergelijkbaar met: basalt , een stollingsgesteente dat op aarde wordt gevonden en dat zich gewoonlijk vormt uit lava die door vulkanen is uitgebraakt. Achondritisch zijn, in tegenstelling tot zoiets als een koolstofhoudende chondriet, betekent dat ze geen chondrulen , of kleine ronde stukjes silicaat, erin ingebed. Waar de wetenschappers naar op zoek waren, waren isotopen van neodymium (Nd) en zirkonium (Zr). Deze atomen zouden hetzelfde aantal protonen in hun kernen hebben als het oorspronkelijke element, maar meer of minder neutronen. Isotopische handtekeningen in de monsters toonden bewijs van presolaire dingen die overal waren verspreid bij het aanbreken van het zonnestelsel. Render gelooft dat er parallellen zijn tussen dergelijke isotopen en andere aanwijzingen over de vorming van planeten.

De gradiënt in isotopensamenstellingen die we in onze studie vonden, lijkt heel goed te correleren met andere proxy's die de afstand van de formatie tot de zon aangeven, zoals het watergehalte,' zei hij. 'De toenemende nabijheid van de zon is te zien in veel isotopen van verschillende chemische elementen zoals neodymium, zirkonium, molybdeen en ruthenium. Dit vertelt ons uiteindelijk dat deze isotopengradiënt universeel moet zijn geweest in het hele vroege zonnestelsel en waarschijnlijk verband hield met een of meerdere presolaire fasen die heterogeen waren verdeeld. '

Jammer dat er geen echte terugspoelknop op een van die meteorieten zit.