In 2013, onderzoekers hebben aangekondigd dat een kiezelsteen gevonden in het zuidwesten van Egypte, was zeker niet van de aarde. tegen 2015, andere onderzoeksteams hadden aangekondigd dat de 'Hypatia'-steen geen deel uitmaakte van een bekend type meteoriet of komeet, gebaseerd op edelgas- en kernsondeanalyses.

(De steen werd Hypatia genoemd naar Hypatia van Alexandrië, de eerste westerse vrouwelijke wiskundige en astronoom).

Echter, als de kiezelsteen niet van de aarde was, wat was de oorsprong ervan en konden de mineralen erin aanwijzingen geven over waar het vandaan kwam? Micro-minerale analyses van de kiezelsteen door het oorspronkelijke onderzoeksteam van de Universiteit van Johannesburg hebben nu verontrustende antwoorden opgeleverd die wegdraaien van de conventionele beelden van het materiaal waaruit ons zonnestelsel is gevormd.

Minerale structuur

De interne structuur van de Hypatia-kiezel lijkt een beetje op een fruitcake die van een plank in wat meel is gevallen en bij een botsing is gebarsten, zegt prof. Jan Kramers, hoofdonderzoeker van de studie gepubliceerd in Geochimica en Cosmochimica Acta op 28 december 2017.

"We kunnen denken aan het slecht gemengde deeg van een fruitcake die het grootste deel van de Hypatia-kiezel vertegenwoordigt, wat we in geologische termen twee gemengde 'matrices' noemden. De geglaceerde kersen en noten in de cake vertegenwoordigen de minerale korrels die in Hypatia 'inclusies' worden gevonden. En het meel dat de scheuren van de gevallen cake bestuift, vertegenwoordigen de 'secundaire materialen' die we vonden in de breuken in Hypatia, die van de aarde komen, " hij zegt.

Het oorspronkelijke buitenaardse gesteente dat op de aarde viel, moet een diameter van minstens enkele meters hebben gehad. maar uiteengevallen in kleine fragmenten waarvan de Hypatia-steen er een is.

Vreemde matrix

Onmiddellijk, de Hypatia-mineraalmatrix (weergegeven door fruitcakedeeg), lijkt in niets op die van bekende meteorieten, de rotsen die zo nu en dan vanuit de ruimte op de aarde vallen.

"Als het mogelijk zou zijn om de hele planeet aarde te vermalen tot stof in een enorme vijzel en stamper, we zouden stof krijgen met gemiddeld een vergelijkbare chemische samenstelling als chondritische meteorieten, " zegt Kramers. "In chondritische meteorieten, we verwachten een kleine hoeveelheid koolstof{C} en een goede hoeveelheid silicium (Si). Maar de matrix van Hypatia heeft een enorme hoeveelheid koolstof en een ongewoon kleine hoeveelheid silicium."

"Nog ongebruikelijker, de matrix bevat een hoog gehalte aan zeer specifieke koolstofverbindingen, genaamd polyaromatische koolwaterstoffen, of PAH, een belangrijk bestanddeel van interstellair stof, die al bestond voordat ons zonnestelsel werd gevormd. Interstellair stof wordt ook gevonden in kometen en meteorieten die gedurende een lange periode in hun geschiedenis niet zijn opgewarmd, ’, vult Kramers aan.

In een andere draai, de meeste (maar niet alle) PAK's in de Hypatia-matrix zijn omgezet in diamanten kleiner dan één micrometer, waarvan wordt gedacht dat ze zijn gevormd in de schok van de impact op de atmosfeer of het oppervlak van de aarde. Deze diamanten maakten Hypatia bestand tegen weersinvloeden, zodat het vanaf het moment dat het op aarde arriveerde, voor analyse wordt bewaard.

Vreemdere granen die nog nooit eerder zijn gevonden

Toen onderzoeker Georgy Belyanin de mineraalkorrels in de insluitsels in Hypatia analyseerde, (weergegeven door de noten en kersen van een fruitcake), een aantal meest verrassende chemische elementen kwamen naar voren.

"Het aluminium komt voor in pure metallische vorm, op zichzelf, niet in een chemische verbinding met andere elementen. Ter vergelijking, goud komt voor in klompjes, maar aluminium doet dat nooit. Dit voorval is uiterst zeldzaam op aarde en de rest van ons zonnestelsel, voor zover bekend in de wetenschap, ', zegt Belyanin.

"We hebben ook zilverjodiumfosfide en moissanite (siliciumcarbide) korrels gevonden, weer in hoogst onverwachte vormen. De korrels zijn de eerste gedocumenteerde die in situ worden gevonden (zoals ze zijn) zonder eerst het omringende gesteente met zuur op te lossen, " voegt Belyanin toe. "Er zijn ook korrels van een verbinding die voornamelijk uit nikkel en fosfor bestaat, met heel weinig ijzer; een minerale samenstelling die nog nooit eerder op aarde of in meteorieten is waargenomen, " hij voegt toe.

Dokter Marco Andreoli, een Research Fellow aan de School of Geosciences aan de Universiteit van de Witwatersrand, en een lid van het Hypatia-onderzoeksteam zegt:"Toen Hypatia voor het eerst als buitenaards werd ontdekt, het was een sensatie, maar deze laatste resultaten openen nog grotere vragen over de oorsprong ervan".

Unieke mineralen in ons zonnestelsel

Bij elkaar genomen, de oude onverwarmde PAK-koolstof en de fosfiden, het metalen aluminium, en de moissanite suggereert dat Hypatia een samenstelling is van onveranderd pre-zonnemateriaal. Dat betekent, materie die vóór onze zon in de ruimte bestond, de aarde en de andere planeten in ons zonnestelsel werden gevormd.

Het pre-zonneconcept wordt ondersteund door de vreemde samenstelling van de nikkel-fosfor-ijzerkorrels in de Hypatia-insluitsels. Deze drie chemische elementen zijn interessant omdat ze behoren tot de subset van chemische elementen die zwaarder zijn dan koolstof en stikstof en die het grootste deel van alle rotsplaneten vormen.

"In de korrels in Hypatia zijn de verhoudingen van deze drie elementen tot elkaar totaal verschillend van die berekend voor de planeet Aarde of gemeten in bekende soorten meteorieten. Als zodanig zijn deze insluitsels uniek binnen ons zonnestelsel, ", voegt Belyanin toe.

"We denken dat de nikkel-fosfor-ijzerkorrels vóór de zonne-energie zijn gevormd, omdat ze zich in de matrix bevinden, en het is onwaarschijnlijk dat ze zijn gewijzigd door schokken, zoals een botsing met de atmosfeer of het aardoppervlak, en ook omdat hun samenstelling zo vreemd is aan ons zonnestelsel", hij voegt toe.

"Was het grootste deel van Hypatia, de matrix, ook gevormd vóór ons zonnestelsel? Waarschijnlijk niet, omdat je een dichte stofwolk zoals de zonnenevel nodig hebt om grote lichamen te laten stollen", zegt hij.

Een ander soort stof

Over het algemeen, de wetenschap zegt dat de planeten van ons zonnestelsel uiteindelijk zijn gevormd uit een enorme, oude wolk van interstellair stof (de zonnenevel) in de ruimte. Het eerste deel van dat proces zou veel lijken op stofkonijntjes die stollen in een niet-geveegde kamer. De wetenschap stelt ook dat de zonnenevel homogeen was, dat is, overal hetzelfde soort stof.

Maar Hypatia's chemie trekt aan deze visie. "Voor starters, er zijn geen silicaatmineralen in de matrix van Hypatia, in tegenstelling tot chondritische meteorieten (en planeten zoals de aarde, Mars en Venus), waar silicaten dominant zijn. Dan zijn er de exotische minerale insluitsels. Als Hypatia zelf niet presolair is, beide kenmerken geven aan dat de zonnenevel niet overal hetzelfde soort stof was - wat begint te trekken aan het algemeen aanvaarde beeld van de vorming van ons zonnestelsel", zegt Kramers.

In de toekomst

"Wat we wel weten is dat Hypatia werd gevormd in een koude omgeving, waarschijnlijk bij temperaturen onder die van vloeibare stikstof op aarde (-196 Celsius). In ons zonnestelsel zou het veel verder weg zijn geweest dan de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter, waar de meeste meteorieten vandaan komen. Kometen komen voornamelijk uit de Kuipergordel, voorbij de baan van Neptunus en ongeveer 40 keer zo ver weg van de zon als wij. Sommige komen uit de Oortwolk, nog verder weg. We weten heel weinig over de chemische samenstelling van ruimtevoorwerpen die er zijn. Dus onze volgende vraag zal dieper ingaan op waar Hypatia vandaan kwam, ’, zegt Kramers.

De kleine kiezelsteen uit het met glas bezaaide veld van de Libische woestijn in het zuidwesten van Egypte vormt een verleidelijk stuk voor een buitenaardse puzzel die steeds complexer wordt.