Stukje meteoriet blijkt ouder dan de zon

Astronomie ‘Sterrenstof’ in een Australische meteoriet blijkt bijna zes miljard jaar oud . Nog nooit is er zulk oud materiaal op aarde gevonden.

Elektronenmicroscoopopname van een ‘presolaire’ korrel in de Murchison-meteoriet. De korrel heeft een doorsnede van 8 micrometer (duizendste millimeter).
Elektronenmicroscoopopname van een ‘presolaire’ korrel in de Murchison-meteoriet. De korrel heeft een doorsnede van 8 micrometer (duizendste millimeter). Foto Janaína N. Ávila

Een meteoriet die in 1969 is neergeploft bij het Australische dorp Murchison blijkt deeltjes te bevatten die een miljard jaar ouder zijn dan ons zonnestelsel. Daarmee zijn deze ‘presolaire korrels’ het oudste vaste materiaal dat ooit op aarde is aangetroffen. Dat schrijft een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Phil Heck van het Field Museum of Natural History in Chicago (VS) in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

De Murchison-meteoriet is een van de meest onderzochte meteorieten. Dat komt niet alleen doordat er meer dan honderd kilogram aan brokstukken van zijn opgeraapt, maar ook door zijn bijzondere samenstelling. De ruimtesteen – zelf een overblijfsel uit de begintijd van het zonnestelsel – behoort tot een klasse van meteorieten die rijk zijn aan organische verbindingen. Bij eerdere onderzoeken zijn daarin al meer dan 15 verschillende aminozuren – ‘bouwstenen’ van het leven’ – aangetoond.

Presolaire korrels

Ruim dertig jaar geleden werden voor het eerst presolaire korrels aan deze meteoriet onttrokken. Deze minuscule deeltjes stammen uit de tijd dat onze zonnestelsel nog moest ontstaan (wat 4,6 miljard jaar geleden is gebeurd). Ze zijn vrij zeldzaam: ze komen in slechts vijf procent van alle meteorieten voor, en dan ook nog in geringe hoeveelheden. Om de deeltjes te isoleren wordt een stukje meteoriet fijngestampt en in een zuur opgelost. Alleen de harde presolaire korrels overleven dat.

Een fragment van de Murchison-meteoriet. In het reageerbuisje is meteorietgruis opgelost.

United States Department of Energy

Ondanks dat ze maar enkele honderdsten van een millimeter groot zijn, bevatten de korreltjes interessante informatie. Ze vertonen sporen van hun herkomst – de opgezwollen atmosferen van bijna ‘opgebrande’ sterren – én van hun langdurige verblijf in de ruimte.

Phil Heck en zijn collega’s hebben nu 27 van deze ‘sterrenstofjes’ uitgebreid onderzocht, en de gegevens van 22 eerder onderzochte exemplaren opnieuw geanalyseerd. Van elk van de korreltjes is de ouderdom bepaald.

Bij de datering van de presolaire korrels is gebruik gemaakt van het feit dat ze – voordat ze deel uitmaakten van de meteoriet – lange tijd hebben blootgestaan aan kosmische straling. Deze laatste bestaat voornamelijk uit energierijke protonen en heliumkernen, afkomstig van sterren in hun omgeving.

Hoe meer neon-21, hoe ouder

Bij interacties tussen de kosmische straling en de presolaire materie ontstaan nieuwe elementen, waaronder het stabiele neon-21. Hoe meer neon-21 zo’n deeltje bevat, des te langer heeft het blootgestaan aan kosmische straling en des te ouder is het.

Uit de aangetroffen hoeveelheden neon-21 leiden de wetenschappers af dat 60 procent van de korrels minder dan 4,9 miljard jaar geleden – nog geen 300 miljoen jaar vóór ons zonnestelsel dus – is ontstaan. Maar sommige van de overige deeltjes zijn nog eens 700 miljoen jaar ouder.

Uit het relatief grote aantal ‘jonge’ presolaire korrels van ruwweg vergelijkbare leeftijd leiden de onderzoekers af dat zich in de 2 à 3 miljard jaar vóór het ontstaan van ons zonnestelsel een stellaire ‘geboortegolf’ in onze kosmische achtertuin heeft afgespeeld. Tegen de tijd dat ons zonnestelsel werd geboren, waren veel van deze sterren in echte ‘stoffabrieken’ veranderd.

De oudste exemplaren moeten volgens de wetenschappers deel hebben uitgemaakt van grotere ‘aggregaten’ van presolaire korrels. Dat wordt afgeleid uit de hoeveelheid helium-3 die zij bevatten. Ook helium-3 ontstaat onder invloed van kosmische straling, maar uit kleine presolaire korrels kan dit element gemakkelijk ontsnappen.

Dat in twaalf van de korreltjes nog relatief veel helium-3 is achtergebleven, doet vermoeden dat deze deeltjes, samen met soortgenoten, in omhulsels van ijs of organische verbindingen hebben gezeten. Dat heeft ze beschermd tegen invloeden van buitenaf, zoals de schokgolven van supernova-explosies.