Sterrenstof uit meteoriet is oudste materiaal op aarde

Een meteoriet die 50 jaar geleden in Australië uit de lucht kwam vallen, bevat sterrenstof van ongeveer 7,5 miljard jaar oud. Dat blijkt uit chemische analyses aan de minuscule stofdeeltjes. De stoffragmentjes uit de Melkweg zijn daarmee het oudste materiaal ooit aangetroffen op aarde. Dat schreef een internationaal team van tien wetenschappers afgelopen week in het wetenschappelijk tijdschrift PNAS.

Ons eigen zonnestelsel ontstond ongeveer 4,6 miljard jaar geleden, dus het sterrenstof was toen al 3 miljard jaar in de ruimte aan het rondzweven.

Stervende sterren

Als een ster zijn einde nadert, zwelt hij eerst op en blaast daarna al het materiaal uit zijn buitenste lagen de ruimte in. Dat proces kan miljoenen jaren duren. De weggeblazen deeltjes kunnen vervolgens gaan rondzweven, samenklonteren tot nieuwe sterren, manen of planeten, of opgenomen worden in rondzwervende rotsblokken. Ongeveer vijf procent van de meteorieten die op aarde gevonden zijn, bevat dit soort presolaire (al voor de zon bestaande) deeltjes.

Het sterrenstof uit dit onderzoek belandde uiteindelijk in de zogeheten Murchison-meteoriet: een stuk ruimtesteen van minstens honderd kilo, die zich op 28 september 1969 door de dampkring van de aarde boorde en tegen de grond klapte bij Victoria in Australië.

Verblijf in de ruimte

Maar wat betekent het eigenlijk, als deeltjes ouder zijn dan 7,5 miljard jaar? De aarde zelf is ooit ontstaan door het samenklonteren van reeds bestaande deeltjes uit de ruimte – je zou dus kunnen stellen dat ál het materiaal op aarde ouder is dan 4,6 miljard jaar. Maar dateringen aan gesteenten en andere deeltjes geven meestal aan wanneer het materiaal zijn huidige vorm heeft gekregen.

Bij het sterrenstof uit de Murchison-meteoriet is gemeten hoe lang het aan kosmische straling onderhevig is geweest. In de ruimte is deze straling overal aanwezig, en veroorzaakt chemische reacties in mineralen. Hierbij ontstaan nieuwe elementen, zoals in dit geval bijvoorbeeld Neon-21.

De hoeveelheid Neon-21 in de sterrenstof zegt dus iets over de verblijftijd van de deeltjes in de ruimte, vanaf het moment waarop ze door hun ster zijn weggeslingerd tot ze zijn opgenomen in een nieuw hemellichaam dat ze tegen straling beschermt. Hoe langer ze onbeschermd in de ruimte hebben rondgezweefd, hoe meer Neon-21 ze bevatten.

Ouderdomsrecord?

Het is een elegante meetmethode, maar de onzekerheden zijn groot. Zo is het niet honderd procent zeker of de kosmische straling al die tijd constant is geweest. Bovendien zijn de onderzochte korreltjes sterrenstof minuscuul: ze zijn tien tot honderd keer kleiner dan een zandkorrel op het Noordzeestrand. In zulke piepkleine stofdeeltjes hebben kleine variaties grote gevolgen voor het gemiddelde.

De grootste onder de gevonden stofdeeltjes verbleven 3 miljard jaar in de presolaire ruimte, schrijven de onderzoekers – maar ze kennen een onzekerheid aan de meting toe van 2 miljard jaar. “Dat is de gemeten standaardafwijking”, zegt Wim van Westrenen, planeetwetenschapper aan de Vrije Universiteit Amsterdam. “Het betekent uiteindelijk dat de werkelijke verblijftijd van die deeltjes in de ruimte, voordat de zon en de aarde ontstonden, ergens tussen 0 en 7 miljard is geweest.”
Dat werpt de vraag op of er wel echt een ouderdomsrecord is gebroken.

Geboortegolf

Wat Van Westrenen zelf interessanter vindt dan het al dan niet behalen van een record, is dat 24 van de 40 onderzochte deeltjes ‘slechts’ 300 miljoen jaar ouder dan het zonnestelsel bleken te zijn. Terugrekenend kan dit betekenen dat er ongeveer 7 miljard jaar geleden een geboortegolf van sterren geweest moet zijn, schrijven de onderzoekers – ervan uitgaand dat de sterren twee tot tweeënhalf miljard jaar actief zijn, en daarna stof gaan produceren. “Dat idee bestond al, maar was grotendeels gebaseerd op computermodellen”, zegt Van Westrenen. “Het is altijd interessant als er dan gegevens opduiken die ermee in overeenstemming zijn.”

Dat zegt ook aardwetenschapper en meteorietenspecialist Marco Langbroek. “Die 7 miljard jaar komt overeen met wat modellen al voorspelden. De gemeten ouderdom van de stofdeeltjes past mooi in het beeld.” Wel vraagt Langbroek zich af of de onderzoekers ook zonder de al bestaande modellen tot de conclusie waren gekomen dat er een korte, hevige episode van stervorming is geweest.
Langbroek: “Zonder die modellen zou dat wel een wat snelle conclusie zijn, gezien het geringe aantal dateringen dat er nu ligt.”