Een nieuwe analyse van keramische chips ingebed in meteorieten suggereert dat de vorming van ons zonnestelsel niet zo rustig en ordelijk was als we ooit dachten.

Een nieuwe studie van wetenschappers van de Universiteit van Chicago levert bewijs dat het baby-zonnestelsel waarschijnlijk getuige was van wilde temperatuurschommelingen en veranderende omstandigheden - in tegenspraak met de decennia-oude theorie dat het zonnestelsel geleidelijk en gestaag was afgekoeld na de vorming van de zon.

Gepubliceerd op 6 januari in wetenschappelijke vooruitgang , de studie vindt zijn antwoorden in geschenken uit de ruimte. Omdat rotsen op aarde constant onder tektonische platen worden getrokken, gesmolten en hervormd, ze bieden niet veel bewijs voor hoe ons zonnestelsel er vier en een half miljard jaar geleden uitzag. In plaats daarvan, wetenschappers kijken naar meteorieten.

"Deze meteorieten zijn in feite aggregaten van het stof dat zich in de zonnenevel bevond toen de planeten werden gevormd, " zei Nicolas Dauphas, een professor in de afdeling Geofysische Wetenschappen aan de Universiteit van Chicago en co-auteur van het artikel. "Ze zijn een momentopname van wat er in die specifieke periode aan de hand was."

Een bepaald soort meteoriet, een koolstofhoudende chondriet genaamd, is vaak bezaaid met stukjes keramisch materiaal, als chocoladeschilfers in een koekje. Deze chips zijn zelfs ouder dan hun koekjes; men denkt dat ze getuige zijn van de eerste 100, 000 jaar van ons zonnestelsel.

Al decenia, wetenschappers hebben meteorieten geanalyseerd om te proberen de omstandigheden van het vroege zonnestelsel te begrijpen, die aanwijzingen kunnen geven over hoe de planeten zijn gevormd. (Veel van dit pionierswerk werd gedurende de 20e eeuw gedaan aan de Universiteit van Chicago.) De heersende opvatting was dat de zon langzaam en gestaag was afgekoeld, en objecten zoals de keramische chips werden gevormd uit zonnegas dat stilletjes was gecondenseerd.

Maar enkele andere recente bevindingen hebben ertoe geleid dat wetenschappers deze visie in twijfel hebben getrokken, en nieuwe technologie betekent dat we nu in staat zijn tot veel rigoureuzere studies. Gewapend met nieuwe technieken, UChicago afgestudeerde student Justin Hu probeerde de samenstelling van de keramische chips met extreme precisie te analyseren.

Hu en Dauphas wilden de hoeveelheden van verschillende isotopen in de chips meten, die je iets kan vertellen over de omstandigheden in het gas toen de spanen zich vormden. Met behulp van complexe apparatuur in Dauphas' Origins Lab, inclusief een uniek gepatenteerd zuiveringssysteem dat het team heeft ontwikkeld, Hu mat de isotopen voor acht verschillende elementen in de chips.

"Ze hadden niet de handtekening die we verwachtten, " zei Hu, wie is de eerste auteur van het onderzoek. "De resultaten gaven aan dat temperaturen die deze keramische insluitsels tegenkwamen toen ze zich vormden, meer dan 1 zouden zijn geweest. 600 Kelvin - of ongeveer 2, 400 graden Fahrenheit - over tientallen tot honderden jaren."

Deze foto geeft een jonge ster aan die gedurende een lange periode opflakkerde en fluctueerde, alles eromheen beïnvloedt.

Wetenschappers hadden zulke extreme uitbarstingen rond jonge sterren in andere zonnestelsels waargenomen, maar ze wisten niet zeker of dit in ons eigen systeem gebeurde.

"Het begrijpen van deze omstandigheden is erg belangrijk omdat het de weg vrijmaakt voor de vorming van de planeten, " zei Dauphas. "Ze kunnen je vertellen over de processen die de samenstelling van planeten in het zonnestelsel hebben gevormd - bijvoorbeeld, waarom hebben de aarde en Mars verschillende make-up?"

"Dit is niet het eerste bewijs dat de vroege stadia van onze zon gewelddadige jaren waren, " zei prof. Andrew M. Davis, een andere co-auteur, "maar er is een rijkdom aan deze bevindingen die ons in staat stelt meer te zeggen over de tijdschaal waarop dit gebeurde - en dat zijn er veel, vele dagen."

Davis behoorde tot een groep UChicago-wetenschappers die in de jaren zeventig enkele van de eerste dergelijke onderzoeken op soortgelijke meteorieten uitvoerden. "Justin heeft nu bewezen dat het primaire proces verdamping was, geen condensatie, " zei hij. "Het is heel bevredigend om te zien dat onze ideeën van lang geleden gedeeltelijk juist waren, maar ook om te zien dat ze op een echt elegante en kwantitatieve manier verkeerd bleken te zijn."