Een 4,5 miljard jaar oude woestijnruimtesteen zet de aannames over het vroege zonnestelsel op zijn kop

CANBERRA: In mei 2020 werden enkele ongewone rotsen met duidelijke groene kristallen gevonden in de Erg El Shish-zandzee, een met duinen bezaaid gebied in de Sahara-woestijn ten zuiden van Algerije.

Bij nader onderzoek bleken de rotsen afkomstig te zijn uit de ruimte: miljarden jaren oude puinhopen die overbleven na het ontstaan ​​van het zonnestelsel.

Het waren allemaal stukjes van een meteoriet die bekend staat als Erg Chech 002, het oudste stollingsgesteente dat ooit is gevonden, lang geleden gesmolten in het vuur van een inmiddels verdwenen oude protoplaneet.

In nieuw onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications hebben we lood- en uraniumisotopen in Erg Chech 002 geanalyseerd en berekend dat deze ongeveer 4,56556 miljard jaar oud zijn, oftewel min 120.000 jaar.

Dit is een van de meest nauwkeurige leeftijden die ooit zijn berekend voor een object uit de ruimte, en onze resultaten doen twijfel rijzen over enkele populaire aannames over het vroege zonnestelsel.

Het geheime leven van aluminium

Ongeveer 4,567 miljard jaar geleden ontstond ons zonnestelsel uit een enorme wolk van gas en stof. Onder de vele elementen in deze wolk bevond zich aluminium, dat in twee vormen bestond.

De eerste is de stabiele vorm, namelijk aluminium-27. De tweede is aluminium-26, een radioactieve isotoop die voornamelijk wordt geproduceerd door exploderende sterren en die na verloop van tijd vervalt tot magnesium-26.

Aluminium-26 is een zeer nuttig materiaal voor wetenschappers die willen begrijpen hoe het zonnestelsel is gevormd en geëvolueerd. Omdat het in de loop van de tijd vergaat, kunnen we het gebruiken om gebeurtenissen te dateren, vooral tijdens de eerste vier tot vijf miljoen jaar van het leven van het zonnestelsel.

Het verval van aluminium-26 is ook om een ​​andere reden belangrijk: we denken dat dit de belangrijkste warmtebron was in het vroege zonnestelsel.

Dit verval beïnvloedde het smelten van primitieve kleine gesteenten die zich later verzamelden om planeten te vormen.

Uranium, lood en leeftijd

Om aluminium-26 echter te gebruiken om het verleden te begrijpen, moeten we weten of het op sommige plaatsen gelijkmatiger verspreid was of dichter op elkaar klonterde dan op andere.

Om daar achter te komen, moeten we de absolute leeftijd van sommige oude ruimterotsen nauwkeuriger berekenen.

Als we alleen naar aluminium-26 kijken, kunnen we dat niet doen, omdat het relatief snel vervalt (na ongeveer 705.000 jaar zal een half monster aluminium-26 vervallen tot magnesium-26).

Het is nuttig om de relatieve leeftijden van verschillende objecten te specificeren, maar niet hun absolute leeftijd in jaren.

Maar als we de gegevens over aluminium-26 combineren met gegevens over uranium en lood, kunnen we enige vooruitgang boeken.

Er zijn twee belangrijke isotopen van uranium (uranium-235 en uranium-238), die vervallen in verschillende isotopen van lood (respectievelijk lood-207 en lood-206).

Uraniumisotopen hebben een veel langere halfwaardetijd (respectievelijk 710 miljoen jaar en 4,47 miljard jaar), wat betekent dat we ze kunnen gebruiken om direct te vertellen hoe lang een gebeurtenis is verstreken.

meteoriet groepen

“ARG SHEETS 002” is wat bekend staat als een “ongecombineerde chondriet”.

Chondrieten zijn rotsen gevormd uit gesmolten planetesimalen, wat wij vaste blokken noemen in de wolk van gas en puin waaruit het zonnestelsel bestaat. Veel van de chondrieten die op aarde worden gevonden, zijn afkomstig van bronnen.

De meeste behoren tot de zogenaamde Howardite-Eucrite-Diogenite-clan, waarvan wordt aangenomen dat deze afkomstig is van Vesta 4, een van de grootste asteroïden in het zonnestelsel. Een andere groep chondrieten wordt ankerieten genoemd, die allemaal een onbekend ouderlijk lichaam delen.

Andere chondrieten, waaronder Erg Chech 002, blijven “ongemonteerd”: de lichamen en familierelaties van hun ouders zijn onbekend.

Klonterige verspreiding van aluminium

In onze studie van Erg Chech 002 ontdekten we dat het een grote hoeveelheid lood-206 en lood-207 bevatte, evenals relatief grote hoeveelheden U-238 en U-235 die nog niet waren afgebroken.

Het meten van de verhoudingen van alle isotopen van lood en uranium heeft ons geholpen de ouderdom van het gesteente met zo’n ongekende nauwkeurigheid te schatten.

We hebben onze berekende leeftijden ook vergeleken met eerder gepubliceerde aluminium-26-gegevens voor Erg Chech 002, evenals gegevens voor verschillende andere chondrieten.

De vergelijking met een groep chondrieten, vulkanische ankerieten genaamd, was bijzonder interessant.

We ontdekten dat het oorspronkelijke lichaam van Erg Chech 002 moet zijn gevormd uit een materiaal dat drie of vier keer zoveel aluminium-26 bevat als de oorspronkelijke lichaamsbron van de angrits.

Dit geeft aan dat aluminium-26 ongelijk verdeeld was over de stof- en gaswolk die het zonnestelsel vormde.

Onze resultaten dragen bij aan een beter begrip van de vroege ontwikkelingsstadia van het zonnestelsel en de geologische geschiedenis van de opkomende planeten.

Ongetwijfeld zullen verdere studies van de verschillende chondrietgroepen ons begrip blijven verbeteren en ons vermogen vergroten om de vroege geschiedenis van ons zonnestelsel te reconstrueren. (Gesprek)