Zonnestelsel is ontstaan uit ‘slecht gemengd cakebeslag’

Beeld: Een dun plakje meteoriet onder een microscoop. De ronde samenklonteringen van mineralen zijn chondrulen – een belangrijk bestanddeel van primitieve meteorieten. (Nicole Xike Nie)

Het kalium op aarde is aangevoerd door ‘lokale’ meteorieten, zo blijkt uit nieuw onderzoek onder leiding van Nicole Nie en Da Wang van het Carnegie Institution for Science in Washington DC (VS). Hun werk toont aan dat sommige primitieve meteorieten een andere mix van kaliumisotopen bevatten dan andere, meer chemisch ‘bewerkte’ meteorieten. De resultaten geven meer inzicht in de processen die ons zonnestelsel hebben gevormd.

Door de hoge temperatuur en druk in hun kern kunnen sterren elementen produceren door middel van kernfusie. Een deel van het materiaal dat daarbij wordt geproduceerd wordt uiteindelijk de ruimte in geslingerd, waar het zich ophoopt als wolken van gas en stof. Meer dan 4,5 miljard jaar geleden trok zo’n wolk samen tot een bal van gas die licht en warmte uitstraalde: onze zon.

Rond de pasgeboren zon vormde zich een ronddraaiende schijf van overgebleven gas en stof. Daaruit zijn uiteindelijk de planeten en andere objecten van het zonnestelsel ontstaan, waaronder ook de moederlichamen die later uiteenvielen tot planetoïden en meteorieten.

Wetenschappers kunnen meer te weten komen over de evolutie van ons zonnestelsel door de zogeheten isotopen-samenstelling van meteorieten te bestuderen. Isotopen zijn atomen van één en hetzelfde chemische element en hebben daarom allemaal hetzelfde aantal protonen in hun kern. De aantallen neutronen in hun kern kunnen echter verschillen.

Primitieve meteorieten

Bij hun onderzoek hebben Wang, Nie-along en collega’s de verhoudingen van drie kaliumisotopen gemeten in monsters van 32 verschillende meteorieten. Kalium is heel interessant, omdat het een matig vluchtig element is: een element met een relatief laag kookpunt dat daardoor vrij gemakkelijk verdampt.

De wetenschappers hebben ontdekt dat sommige van de meest primitieve meteorieten die in het buitengebied van ons zonnestelsel zijn gevormd – zogeheten koolstofhoudende chondrieten – meer kaliumisotopen bevatten die door supernova’s (exploderende sterren) zijn geproduceerd. Niet-koolstofhoudende chondrieten, de soort die het vaakst op aarde neerploft, vertonen dezelfde kalium-isotopenverhouding als onze planeet en andere hemellichamen in het binnenste deel van het zonnestelsel.

Hieruit blijkt dat er – net als bij een slecht gemengd cakebeslag – geen sprake was van een gelijkmatige verdeling van materialen tussen de buitenwijken van het zonnestelsel, waar de koolstofhoudende chondrieten werden gevormd, en het binnenste zonnestelsel, waar wij leven.