KOOLSTOFRAMMELAARS MET STOKOUDE GASSEN GEVONDEN IN METEORIET

Koolstofhoudende chondrieten, een klasse van meteorieten, bevatten soms edelgassen die moeten dateren uit de tijd van vóór het ontstaan van het zonnestelsel. Men wist dat deze gassen zich moeten bevinden in de koolstofhoudende bestanddelen van zulke meteorieten, maar het was niet bekend hoe de edelgasatomen hierin gevangen werden gehouden. Onderzoekers van de Vrije Universiteit Amsterdam en van de Technische Universiteit Delft hebben nu ontdekt dat de atomen opgesloten zitten in kooivormige nanostructuren van zuivere koolstof die zij `nanoflesjes' noemen.

Ronald Vis en zijn collega's bestudeerden materiaal van de Allende, een meteoriet die in 1969 in Mexico viel en nu de best bestudeerde meteoriet ter wereld is. Eerst scheidden ze de edelgashoudende fractie van de rest van het materiaal door met verscheidene zuren de minerale bestanddelen op te lossen. Vervolgens werd met tolueen de zwavel verwijderd. In het residu, voornamelijk bestaande uit elementaire koolstof en chromiet, zochten ze met de protonenversneller van de VU naar de edelgasrijke gebiedjes.

Afzonderlijke residu-deeltjes, met afmetingen van 20 tot 50 micron, werden beschoten met protonen, waardoor sommige elementen zich via hun karakteristieke röntgenstraling konden verraden. Van de 60 bestudeerde deeltjes produceerden er zes een argonsignaal boven de detectielimiet. Deze limiet komt overeen met minstens één argonatoom op 10.000 koolstofatomen: duizend keer hoger dan de concentratie in de meteoriet als geheel.

De argon-bevattende deeltjes werden met de Hoge Resolutie Transmissie Elektronen Microscoop van de TU Delft bekeken. Bij vergrotingen van ruim een miljoen maal zijn duidelijk gesloten nanostructuren van koolstof te zien. Deze structuren hebben wandjes die uit meer lagen bestaan en zijn waarschijnlijk onregelmatig gevormde, buisvormige moleculen van zuivere koolstof. De argonatomen zitten als de kralen van een rammelaar gevangen in deze fullereenachtige structuren. Dit verklaart waarom er hoge temperaturen nodig zijn om edelgassen uit meteorietmateriaal vrij te maken.

Uit de metingen met de microbundel (nu niet met protonen maar met helium-3 deeltjes) blijkt ook dat de nanostructuren relatief meer koolstof-13 bevatten dan in de rest van het meteorietmateriaal voorkomt. Deze `verrijking' ten opzichte van koolstof-12 zou er op kunnen wijzen dat deze structuren al vóór de vorming van het zonnestelsel zijn ontstaan en zich dus ook in de interstellaire ruimte zouden kunnen bevinden. De gesloten structuren zouden door condensatie kunnen zijn ontstaan in hete, expanderende gassen rond bepaalde typen sterren.