De scherf blijkt onder bijzondere omstandigheden te zijn gevormd op een gigantisch en waterrijk moederlichaam, waarvan niemand wist dat ‘ie bestond.

In 2008 drong een planetoïde van negen ton en een diameter van vier meter de atmosfeer van de aarde binnen. De planetoïde viel, terwijl hij op het aardoppervlak afstevende, uiteen in zo’n 600 brokstukken die vervolgens in het noorden van Soedan neerploften. Sindsdien hebben onderzoekers zich over de meteorieten gebogen in de hoop te achterhalen waar deze stenen precies vandaan komen. En nu krijgt dit verhaal een wel heel bijzonder staartje.

Scherf
Amerikaanse wetenschappers kregen ook een stukje van de neergestorte meteoriet toegewezen om deze aan een grondige inspectie te onderwerpen. “We kregen een monster van 50 milligram toegewezen om te bestuderen,” vertelt onderzoeksleider Vicky Hamilton. “We polijstten de kleine scherf en gebruikten een infraroodmicroscoop om de samenstelling ervan te onderzoeken.” Deze grondige analyse onthulde iets dat de wetenschappers niet hadden verwacht. Zo blijkt de meteoriet – die onder de noemer koolstofhoudende chondriet geschaard kan worden – een uiterst zeldzame vorm van waterrijke mineralen te herbergen, bekend als amfibool.

Meer over koolstofhoudende chondrieten
Koolstofhoudende chondrieten zijn een zeldzaam en primitief soort gesteente dat een chemische samenstelling heeft die sterk lijkt op die van de zon en de vroege zonnenevel. Omdat ze de geologische activiteit tijdens de vroege stadia van ons zonnestelsel registreren, geven ze inzicht in de geschiedenis van hun moederlichamen. Af en toe zijn er al koolstofhoudende chondrieten in op aarde neergestorte meteorieten gevonden. Bovendien behoren ze tot de oudste stenen die op onze planeet te vinden zijn. Ook planetoïde Ryugu bestaat mogelijk uit koolstofhoudende chondrieten, wat suggereert dat de planetoïde zich in de jonge jaren van het zonnestelsel heeft gevormd.

Amfibolen zijn heel zeldzaam in koolstofhoudende chondrieten. Tot nu toe zijn er alleen nog maar kleine sporen van aangetroffen in de Allende-meteoriet die op 8 februari 1969 insloeg nabij het Mexicaanse dorp Pueblito de Allende in de deelstaat Chihuahua. “Dat ons fragment amfibool bevat wijst erop dat de steen voor een lange periode onder gematigde hitte en druk heeft gestaan,” stelt Hamilton. “Op die manier heeft het zich waarschijnlijk gevormd op een waterrijk moederlichaam die een diameter tussen de 640 en 1770 kilometer had.”

Tussenliggende omstandigheden
Het is een bijzondere vondst. Het is namelijk bekend dat sommige meteorieten gevormd worden in de aanwezigheid van water bij lage temperaturen en onder een lage druk. Andere meteorieten worden juist gevormd onder immense hitte in de afwezigheid van water. Maar blijkbaar kunnen er ook stenen worden gevormd onder tussenliggende omstandigheden. “Bewijs daarvoor was vrijwel afwezig, tot nu,” aldus Hamilton.

Microscopische foto van het onderzochte fragment. De ontdekte amfiboolkristallen zijn in het oranje weergegeven. Afbeelding: NASA/USRA/Lunar and Planetary Institute

Bovendien blijkt uit de resultaten dat de onderzochte scherf ooit toebehoorde aan een vrij groot hemellichaam. De samenstelling van het brokstuk geeft aan dat het moederlichaam zich mogelijk zelfs kon meten met dwergplaneet Ceres – het grootste object in de planetoïdengordel.

Onbekend object
Al met al duiden de bevindingen erop dat onderzoekers een voorheen onbekende planetoïde hebben ontdekt. “Voorafgaand aan deze studie was er geen enkel bewijs voor een planetoïde van deze omvang die koolstofhoudende chondrieten bevat,” vertelt Hamilton in een interview met Scientias.nl. Maar nu blijkt dat de scherf onder bijzondere omstandigheden is gevormd op een gigantisch, waterrijk moederlichaam, waarvan niemand wist dat ‘ie bestond. “Natuurlijk ben ik bevooroordeeld, maar ik vind deze ontdekking heel spannend,” zegt Hamilton. “Elke keer als we iets nieuws ontdekken over ons zonnestelsel en zijn geschiedenis, leren we uiteindelijk ook meer over onze eigen oorsprong.”

Hoe dan?
Onderzoekers gaan nu proberen uit te dokteren hoe het kan dat er nog niet eerder meteorieten zijn ontdekt die onder dezelfde omstandigheden – in aanwezigheid van water maar onder gematigde hitte en druk – zijn gevormd. “Onze resultaten suggereren dat dergelijke omstandigheden bestonden,” zegt Hamilton. “Dus we moeten nu uitzoeken waarom de meteorieten die we op aarde hebben gevonden niet representatief zijn.” Al heeft Hamilton wel een idee. “Meteorieten die koolstofhoudende chondrieten bevatten zijn fysiek nogal kwetsbaar,” verklaart ze. “Het kan daarom zijn dat ze niet altijd de barre reis door de atmosfeer naar het aardoppervlak overleven. Ons onderzochte fragment komt in dat opzicht iets minder vaak voor, omdat het zich in een brokstuk bevond die uit vele soorten materialen bestond en het op die manier wellicht beschermd werd.”

Ryugu
Ondertussen heeft de Japanse ruimtesonde Hayabusa2 ongerept materiaal afkomstig van planetoïde Ryugu op aarde afgeleverd. Omdat er ook sporen van koolstofhoudende chondrieten op Ryugu zijn gevonden, zouden onderzoekers graag de samenstellingen van de op aarde neergestorte meteorieten naast die van de monsters van Ryugu willen leggen. “Als de samenstellingen verschillen, zou dit kunnen betekenen dat meteorieten die door de atmosfeer scheren mogelijk bepaalde fysieke eigenschappen verliezen,” zegt Hamilton. “Maar we denken al wel dat er waarschijnlijk meer koolstofhoudende chondrieten in het zonnestelsel te vinden zijn dan vertegenwoordigd in onze collecties.”

De bevindingen, gepubliceerd in het vakblad Nature Astronomy, wijzen er in ieder geval op hoe divers ons zonnestelsel is. “Blijkbaar was het vroege zonnestelsel veel diverser dan op aarde neergestorte meteorieten ons doen geloven,” zegt Hamilton. “Wetenschappers die het vroege zonnestelsel bestuderen zouden open moeten blijven staan voor het bestaan van omstandigheden en processen die misschien onwaarschijnlijk lijken op basis van wat tegenwoordig het meeste voorkomt in onze meteorietverzamelingen. We weten nu dat grote, waterrijke planetoïden bestaande uit koolstofhoudende chondrieten voorkwamen; iets wat tot nu toe niet voor mogelijk werd gehouden. Dit zal waarschijnlijk leiden tot studies die proberen te begrijpen hoe en waar deze zich in het zonnestelsel vormden, hoeveel soortgelijke objecten er mogelijk hebben bestaan en of het een aanzienlijke bron van water kan zijn geweest dat vervolgens op de vroege aarde werd afgeleverd.”