Een nieuwe studie van een oude meteoriet is in tegenspraak met het huidige denken over hoe rotsachtige planeten zoals de aarde en Mars vluchtige elementen zoals waterstof, koolstof, zuurstof, stikstof en edelgassen verwerven terwijl ze zich vormen. Het werk is op 16 juni gepubliceerd in Science .

Een basisaanname over planeetvorming is dat planeten deze vluchtige stoffen eerst verzamelen uit de nevel rond een jonge ster, zei Sandrine Péron, een postdoctoraal onderzoeker die samenwerkt met professor Sujoy Mukhopadhyay van het Department of Earth and Planetary Sciences, University of California, Davis.

Omdat de planeet op dit punt een bal van gesmolten gesteente is, lossen deze elementen aanvankelijk op in de magma-oceaan en ontgassen vervolgens terug in de atmosfeer. Later leveren chondritische meteorieten die op de jonge planeet inslaan meer vluchtige materialen af.

Dus wetenschappers verwachten dat de vluchtige elementen in het binnenste van de planeet de samenstelling van de zonnenevel moeten weerspiegelen, of een mengsel van zonne- en meteoritische vluchtige stoffen, terwijl de vluchtige stoffen in de atmosfeer voornamelijk afkomstig zouden zijn van meteorieten. Deze twee bronnen - zonne- versus chondritisch - kunnen worden onderscheiden door de verhoudingen van isotopen van edelgassen, in het bijzonder krypton.

Mars is van bijzonder belang omdat het relatief snel werd gevormd:het stolde in ongeveer 4 miljoen jaar na de geboorte van het zonnestelsel, terwijl de aarde 50 tot 100 miljoen jaar nodig had om zich te vormen.

"We kunnen de geschiedenis van vluchtige levering in de eerste paar miljoen jaar van het zonnestelsel reconstrueren", zei Péron.

Meteoriet uit het binnenste van Mars

Sommige meteorieten die op de aarde vallen, komen van Mars. De meeste komen van oppervlakterotsen die zijn blootgesteld aan de atmosfeer van Mars. De Chassigny-meteoriet, die in 1815 in het noordoosten van Frankrijk op aarde viel, is zeldzaam en ongebruikelijk omdat men denkt dat hij het binnenste van de planeet vertegenwoordigt.

Door uiterst nauwkeurige metingen te doen van minuscule hoeveelheden krypton-isotopen in monsters van de meteoriet met behulp van een nieuwe methode die is opgezet in het UC Davis Noble Gas Laboratory, konden de onderzoekers de oorsprong van elementen in het gesteente afleiden.

"Vanwege hun lage abundantie zijn krypton-isotopen een uitdaging om te meten," zei Péron.

Verrassend genoeg komen de krypton-isotopen in de meteoriet overeen met die van chondritische meteorieten, niet met de zonnenevel. Dat betekent dat meteorieten veel eerder vluchtige elementen naar de zich vormende planeet brachten dan eerder werd gedacht, en in de aanwezigheid van de nevel, waardoor het conventionele denken werd omgekeerd.

"De samenstelling van het Mars-interieur voor krypton is bijna puur chondritisch, maar de atmosfeer is zonne-energie," zei Péron. "Het is heel apart."

De resultaten laten zien dat de atmosfeer van Mars niet puur kan zijn gevormd door uitgassing uit de mantel, omdat het dan een chondritische samenstelling zou hebben gegeven. De planeet moet een atmosfeer hebben gekregen van de zonnenevel, nadat de magma-oceaan was afgekoeld, om substantiële vermenging tussen inwendige chondritische gassen en atmosferische zonnegassen te voorkomen.

De nieuwe resultaten suggereren dat de groei van Mars voltooid was voordat de zonnenevel werd verdreven door straling van de zon. Maar de straling zou ook van de nevelatmosfeer op Mars moeten zijn weggeblazen, wat suggereert dat atmosferisch krypton op de een of andere manier bewaard moet zijn gebleven, mogelijk onder de grond of in poolijskappen.

"Daarvoor zou Mars echter koud moeten zijn geweest in de onmiddellijke nasleep van zijn aanwas," zei Mukhopadhyay. "Hoewel onze studie duidelijk wijst op de chondritische gassen in het binnenste van Mars, roept het ook enkele interessante vragen op over de oorsprong en samenstelling van de vroege atmosfeer van Mars."

Péron en Mukhopadhyay hopen dat hun studie een stimulans zal zijn om verder te werken aan dit onderwerp. + Verder verkennen

Diepe mantel krypton onthult de voorouders van het buitenste zonnestelsel van de aarde