Voorspeld `ruimte-mineraal' ontdekt in meteoriet

Op een van de maan afkomstige meteoriet die in 2000 in Oman op aarde terechtkwam is een bijzonder nieuw mineraal ontdekt. Dit mineraal kan alleen ontstaan aan het oppervlak van een hemellichaam dat geen atmosfeer heeft. Het bestaan van dergelijke mineralen was in 1973 al voorspeld door Bruce Hapke (Universiteit van Pittsburgh) en is nu voor het eerst ook waargenomen (Proceedings of the National Academy of Sciences, 4 mei).

Aan het oppervlak van de aarde spelen zich fysische, chemische en biologische processen af die direct of indirect verband houden met het bestaan van de atmosfeer. Op hemellichamen die te klein zijn om een atmosfeer vast te houden, zijn deze processen afwezig en vindt bodemvorming vooral plaats onder invloed van de inslag (met hoge snelheid) van meteorieten en kleine deeltjes, van kosmische straling en van zonnewind. Hapke voorspelde dat hierbij mineralen zouden ontstaan die niet op aarde voorkomen. Een daarvan zou een ijzer/siliciumverbinding zijn, Fe2Si; dit mineraal zou volgens Hapke ontstaan doordat bij de inslag van een meteoriet materiaal uit het oppervlak van het getroffen hemellichaam zou verdampen, evenals de inslaande meteoriet zelf, en dat deze damp door de lage temperatuur weer snel zou neerslaan. Zo zou op materiaal aan het oppervlak van de maan een dun laagje (patina) met deze verbinding ontstaan.

De Amerikaanse en Russische wetenschappers die het door Hapke voorspelde mineraal op de maanmeteoriet aantroffen, hebben het eervol naar Hapke vernoemd (hapkeiet). Dat het inderdaad om Fe2Si gaat, hebben ze bewezen door de resultaten van een analysetechniek (röntgendiffractie) te vergelijken met die van een kunstmatig gemaakte verbinding met deze samenstelling.

Dat het om een mineraal gaat dat door chemische precipitatie vanuit dampvorm ontstond, en niet om een `normaal' maanmineraal, blijkt uit de relatief grote hoeveelheid ijzer dat in de bodem van de maan wordt aangetroffen. Maanmonsters die bij de Apollo-vluchten zijn verzameld, bevatten veel minder dan 1% elementair ijzer, behalve in het allerbovenste (< 1 cm) van de bodem, waar die hoeveelheid tienmaal zo groot is. Bovendien blijkt de 60-200 nm dunne patina van de korrels op de maan grote hoeveelheden zeer kleine (< 10 nm) ijzerdeeltjes bevatten die verspreid voorkomen in een glasachtige matrix. Daarmee lijkt de vorming van hapkeiet (en andere Fe/Si-verbindingen) uit een bij inslag gevormde damp onweerlegbaar.

Over de precieze omstandigheden waaronder het hapkeiet is gevormd bestaat nog geen volledige duidelijkheid. Wel moeten die omstandigheden uiterst reducerend zijn geweest. Een van de processen die kan hebben plaatsgevonden is de vorming van metallisch ijzer (Fe) en water uit waterstof en een smelt van FeO. Van het bij deze reactie gevonden water (damp) is echter nooit een spoor aangetroffen. Bij experimenten waar de hoge energie van een inslag werd gesimuleerd door laser-pulsen, bleek dat voor de vorming van metallisch ijzer de aanwezigheid van vrij waterstof niet absoluut nodig was. Zo zal het nu ontdekte `ruimte-mineraal' hapkeiet aan onderzoekers nog het nodige werk verschaffen.