Op een vrijdagavond in 1992, een meteoriet maakte een einde aan een reis van meer dan 150 miljoen mijl door in te slaan in de kofferbak van een rode Chevrolet Malibu in Peekskill, New York. De eigenaar van de auto meldde dat het overblijfsel van 30 pond uit de vroegste dagen van ons zonnestelsel nog steeds warm was en naar zwavel rook.

Bijna 30 jaar later, een nieuwe analyse van diezelfde Peekskill-meteoriet en 17 andere door onderzoekers van de Universiteit van Texas in Austin en de Universiteit van Tennessee, Knoxville, heeft geleid tot een nieuwe hypothese over de vorming van asteroïden tijdens de eerste jaren van het zonnestelsel.

De meteorieten die in het onderzoek zijn bestudeerd, zijn afkomstig van asteroïden en dienen als natuurlijke monsters van de ruimterotsen. Ze geven aan dat de asteroïden werden gevormd door gewelddadige bombardementen en daaropvolgende hermontage, een bevinding die indruist tegen het heersende idee dat het jonge zonnestelsel een vredige plek was.

De studie werd op 1 december gepubliceerd in het tijdschrift Geochimica en Cosmochimica Acta .

Het onderzoek begon toen co-auteur Nick Dygert een postdoctoraal onderzoeker was aan de Jackson School of Geosciences van de UT, die terrestrische rotsen bestudeerde met behulp van een methode die de afkoelsnelheden van rotsen van zeer hoge temperaturen kon meten. tot 1, 400 graden Celsius.

Dygert, nu een assistent-professor aan de Universiteit van Tennessee, realiseerde zich dat deze methode - een zeldzame-aarde-element (REE) -in-twee-pyroxeenthermometer genoemd - zou kunnen werken voor ruimterotsen, te.

"Dit is een echt krachtige nieuwe techniek om geochemie te gebruiken om geofysische processen te begrijpen, en nog niemand had het gebruikt om meteorieten te meten, ' zei Dygert.

Sinds de jaren zeventig, wetenschappers hebben mineralen in meteorieten gemeten om erachter te komen hoe ze zijn gevormd. Het werk suggereerde dat meteorieten heel langzaam van buiten naar binnen in lagen afkoelden. Dit "uienschaalmodel" komt overeen met een relatief vreedzaam jong zonnestelsel waar brokken rots ongehinderd ronddraaiden. Maar die studies waren alleen in staat om afkoelingssnelheden te meten vanaf temperaturen rond de 500 graden Celsius.

Toen Dygert en Michael Lucas, een postdoctoraal wetenschapper aan de Universiteit van Tennessee die het werk leidde, de REE-in-two-pyroxeenmethode toegepast, met zijn veel hogere gevoeligheid voor piektemperatuur, ze vonden onverwachte resultaten. Van ongeveer 900 graden Celsius tot 500 graden Celsius, koelsnelheden waren 1, 000 tot 1 miljoen keer sneller dan bij lagere temperaturen.

Hoe konden deze twee zeer verschillende koelsnelheden met elkaar worden verzoend?

De wetenschappers stelden voor dat asteroïden zich in fasen vormen. Als het vroege zonnestelsel was, net als het oude Atari-spel "Asteroids, "vol met bombardementen, grote rotsen zouden aan stukken zijn geslagen. Die kleinere stukjes zouden snel zijn afgekoeld. Nadien, toen de kleine stukjes weer in elkaar werden gezet tot grotere asteroïden die we vandaag zien, de afkoelingssnelheid zou zijn vertraagd.

Om deze puinhoop hypothese te testen, Jackson School Professor Marc Hesse en eerstejaars promovendus Jialong Ren bouwden voor het eerst een computermodel van een thermische geschiedenis in twee fasen van asteroïden in puinhopen.

Vanwege het grote aantal stukken in een puinhoop —10 ¹⁵ of duizend biljoenen - en de enorme reeks van hun afmetingen, Ren moest nieuwe technieken ontwikkelen om rekening te houden met veranderingen in massa en temperatuur voor en na het bombardement.

"Dit was een intellectueel belangrijke bijdrage, ' zei Hess.

Het resulterende model ondersteunt de puinhoophypothese en geeft ook andere inzichten. Een implicatie is dat de koeling zo veel vertraagde na het opnieuw in elkaar zetten, niet omdat het gesteente in lagen warmte afgaf. Liever, het was dat de puinhoop poriën bevatte.

"De porositeit vermindert hoe snel je warmte kunt geleiden, "Zei Hesse. "Je koelt eigenlijk langzamer af dan je zou hebben gedaan als je niet gefragmenteerd was, want al het puin vormt een soort mooie deken. En dat is nogal onintuïtief."

Tim Swindle van het Lunar and Planetary Laboratory aan de Universiteit van Arizona, die meteorieten bestudeert maar niet betrokken was bij het onderzoek, zei dat dit werk een grote stap voorwaarts is.

"Dit lijkt een completer model, en ze hebben gegevens toegevoegd aan een deel van de vraag waar mensen het niet over hebben gehad, maar had moeten zijn. De jury is er nog niet, maar dit is een sterk argument."

De grootste implicatie van de nieuwe puinhoop hypothese, Dygert zei, is dat deze botsingen de vroege dagen van het zonnestelsel kenmerkten.

"Ze waren gewelddadig, en ze begonnen al vroeg, " hij zei.