Wat als ons zonnestelsel een andere generatie planeten had die voor of naast de planeten waren gevormd die we vandaag hebben? Een nieuwe studie, gepubliceerd in Nature Communications op 17 april 2018, levert bewijs dat zegt dat dit is gebeurd. De planeten van de eerste generatie, of planeet, zouden tijdens de botsingen in de begindagen van het zonnestelsel zijn vernietigd en veel van het puin is meegesleurd in de vorming van nieuwe lichamen.
Dit is geen nieuwe theorie, maar een nieuwe studie levert nieuw bewijs om dit te ondersteunen.
Het bewijs is in de vorm van een meteoriet die in 2008 in de Nubische woestijn van Soedan is neergestort. De meteoriet staat bekend als TC3 uit 2008 of de Almahata Sitta-meteoriet. In de meteoriet zitten kleine kristallen, nanodiamanten genaamd, die volgens deze studie alleen onder de hoge druk konden zijn gevormd binnen de groei van een planeet. Dit staat in contrast met het eerdere denken rond deze meteorieten, wat suggereert dat ze zijn gevormd als gevolg van krachtige schokgolven die zijn ontstaan bij botsingen tussen ouderlichamen.
"We laten zien dat deze grote diamanten niet het resultaat kunnen zijn van een schok, maar eerder van groei die heeft plaatsgevonden binnen een planeet." - studeer co-auteur Philippe Gillet
Modellen van planetaire vorming laten zien dat terrestrische planeten worden gevormd door de aangroei van kleinere lichamen in grotere en grotere lichamen. Volg het proces lang genoeg en je krijgt planeten zoals de aarde. De kleinere lichamen die samenkomen, bevinden zich meestal tussen de grootte van de maan en Mars. Maar bewijs voor deze kleinere lichamen is moeilijk te vinden.
Eén type unieke en zeldzame meteoriet, een ureiliet genaamd, zou het bewijs kunnen leveren om de modellen te ondersteunen, en dat is wat in 2008 in de Nubische woestijn op aarde viel. Ureilieten zouden de overblijfselen zijn van een verloren planeet die werd gevormd in de eerste 10 miljoen jaar van het zonnestelsel en werd vervolgens bij een botsing vernietigd.
Ureilieten zijn anders dan andere steenachtige meteorieten. Ze hebben een hoger koolstofbestanddeel dan andere meteorieten, meestal in de vorm van de eerder genoemde nanodiamanten. Onderzoekers uit Zwitserland, Frankrijk en Duitsland hebben de diamanten in TC3 van 2008 onderzocht en vastgesteld dat ze waarschijnlijk 4,55 miljard jaar geleden in een kleine protoplaneet zijn gevormd.
Philippe Gillet, een van de co-auteurs van de studie, zei het volgende in een interview met Associated Press: "We laten zien dat deze grote diamanten niet het resultaat kunnen zijn van een schok, maar eerder van groei die heeft plaatsgevonden binnen een planeet."
Volgens het onderzoek dat in dit artikel wordt gepresenteerd, werden deze nanodiamanten gevormd onder een druk van 200.000 bar (2,9 miljoen psi). Dit betekent dat de mysterie-ouderplaneet zo groot moet zijn geweest als Mercurius of zelfs Mars.
De sleutel tot de studie is de grootte van de nanodiamanten. De resultaten van het team tonen de aanwezigheid van diamantkristallen tot 100 micrometer. Hoewel de nanodiamanten sindsdien zijn gesegmenteerd door een proces dat grafitisatie wordt genoemd, is het team ervan overtuigd dat deze grotere kristallen er zijn. En ze konden alleen worden gevormd door statische groei onder hoge druk in het binnenste van een planeet. Een botsende schokgolf had het niet kunnen doen.
Maar het moederlichaam van de ureilietmeteoriet in de studie zou aan botsingen moeten zijn blootgesteld, anders waar is het? Bij deze meteoriet speelde een botsing en resulterende schokgolf nog steeds een rol.
De studie zegt verder dat er een botsing plaatsvond enige tijd na de vorming van het ouderlichaam. En deze botsing zou de schokgolf hebben veroorzaakt die de grafitisatie van de nanodiamanten veroorzaakte.
Het belangrijkste bewijs ligt in de zogenaamde High-Angle Annular Dark-Field (HAADF) -scan transmissie-elektronenmicroscopie (STEM) -beelden, zoals hierboven te zien. De afbeelding bestaat uit twee afbeeldingen in één, waarbij de afbeelding aan de rechterkant een vergroting is van een deel van de afbeelding aan de linkerkant. Links geven gestippelde gele lijnen gebieden van diamantkristallen aan die gescheiden zijn van gebieden van grafiet. Rechts is een vergroting van het groene vierkant.
De insluitsporen zijn hier belangrijk. Aan de rechterkant zijn de insluitsporen gemarkeerd met de oranje lijnen. Ze geven duidelijk insluitingslijnen aan die overeenkomen met aangrenzende diamantsegmenten. Maar de insluitingslijnen zijn niet aanwezig in het tussenliggende grafiet. In de studie zeggen de onderzoekers dat dit "onmiskenbaar morfologisch bewijs is dat de insluitsels in diamant bestonden voordat deze door grafitisering in kleinere stukjes werden gebroken."
Samenvattend ondersteunt dit het idee dat er in de eerste 10 miljoen jaar van het zonnestelsel een kleine planeet tussen de grootte van Mercurius en Mars is gevormd. In dat lichaam werden grote nanodiamanten gevormd door groei onder hoge druk. Uiteindelijk was dat ouderlichaam betrokken bij een aanrijding, die een schokgolf veroorzaakte. De schokgolf veroorzaakte toen de grafitisering van de nanodiamanten.
Het is een intrigerend bewijs en past bij wat we weten over de vorming en evolutie van ons zonnestelsel.
Bronnen:
- Een groot planetair lichaam afgeleid van insluitsels van diamanten in een ureiliet meteoriet
- Studie: diamant uit de lucht kan afkomstig zijn van ‘verloren planeet’
