NGV-Geonieuws 175 artikel 1133

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


Januari 2011, jaargang 13 nr. 1 artikel 1133

Redactie: George Brouwers tot en met artikel 1023 en vanaf 1024 dr.W.M.L.(Willem) Schuurman

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 175! Op de huidige pagina is alleen artikel 1133 te lezen.

<< Vorig artikel: 1132 | Volgend artikel: 1134 >>

1133 Grote meteorietinslagen hadden sterke invloed op mineralogische samenstelling van de planeten
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

Hoe de Aarde (met zijn maan) en de overige planeten werden gevormd en zich verder ontwikkelden, is een vraag die nog steeds moeilijk te beantwoorden is, vooral omdat er de loop van miljarden jaren veel ‘bewijsmateriaal’ is verdwenen. Onder astronomen bestaat overeenstemming over de hypothese dat de planeten uit ons zonnestelsel ontstonden door samenklonteringen van kleinere massa’s (planetesimalen) in de daarvoor meest geschikte banen rondom de zon. Die hypothese verklaart echter niet waarom er zoveel siderofiele elementen( elementen die goed oplosbaar zijn in gesmolten ijzer) zoals Redium-Re, Osmium-Os, Iridium-Ir, Ruthenium- Ru, Platina-Pt, Rhodium-Rh, Palladium-Pd en Goud-Au in (relatief) grote hoeveelheden voorkomen in de mantel van de aarde, de Maan en Mars (van de overige planeten hebben we dergelijke gegevens niet).


De Aarde werd gebombardeerd door
grote brokstukken, maar de inslagkraters
zijn inmiddels bijna allen verdwenen door
erosie en/of bedekking met jongere gesteenten.


De Maan (hier met landingsplaatsen)
toont nog veel van de oude inslagkraters.


De combinatie van een enorme hoeveelheid gegevens van diverse, sterk uiteenlopende aspecten licht nu een tipje van de sluier op. De conclusies berusten op numerieke modellen, analyse van maanmonsters die tijdens de Apollo vluchten werden verzameld, meteorieten die van Mars afkomstig zijn, en gegevens over de samenstelling van de aardmantel.

De onderzoekers komen tot de conclusie dat het merendeel van de siderofiele elementen in de mantel van de Aarde, de Maan en Mars daar terecht zijn gekomen als gevolg van meteoriet inslagen in een vroege phase van hun ontstaan, ruwweg 4,5 miljard jaar geleden. De Maan was waarschijnlijk slechts enkele tientallen miljoenen jaren eerder uit de Aarde ontstaan doordat een brokstuk ter grootte van Mars de Aarde schampte, waarbij veel aardmateriaal de ruimte in werd geslingerd en daar samenklonterde tot de Maan (zie Geonieuws 471). Door deze onvoorstelbaar grote botsing kwam zoveel energie in de vorm van hitte vrij dat zowel de Aarde als de Maan in wording grotendeels smolten. Daardoor konden zware elementen, waaronder de siderofiele elementen, diep wegzakken en zich concentreren in de kern terwijl de lichtere elementen juist boven kwamen drijven. Dat is waarschijnlijk de oorsprong van de opdeling van de Aarde in korst, mantel en kern. Ook bij de Maan ontwikkelden zich hierdoor een korst en een mantel. Een van de gevolgen van deze gebeurtenis was dat zowel de aardkorst en aardmantel als de korst van de maan relatief arm aan siderofiele elementen werden. Echter, uit metingen blijkt dat zowel de aardmantel en de maanmantel nu relatief rijk aan deze elementen zijn.


Het Aitkin-Bekken aan de zuidpool
van de Maan kan zijn ontstaan door
een van de vroege grote inslagen.


De samenstelling van Mars is nog
alleen bekend van meteorieten die
van de planeet afkomstig zijn.


Het uitgevoerde onderzoek hiernaar komt tot de conclusie dat die elementen op Aarde, Maan en Mars terecht zijn gekomen door inslagen van meteorieten rijk aan siderofiele elementen. Dat gebeurde zeer waarschijnlijk slechts enkele tientallen miljoenen jaren na de vorming van de maan. Grote brokstukken - restanten van de planetesimalen - zwierven toen nog steeds in grote hoeveelheden in het zonnestelsel rond; ook nu zijn er overigens nog steeds drie grote brokstukken: de asteroďden Ceres, Pallas en Vesta met doorsneden van ruwweg respectievelijk 1000, 500 en 500 km. Het grootste brokstuk dat in die periode op Aarde insloeg, was 2000-3000 km in doorsnede (ter vergelijking: de meteoriet die ongeveer 60 miljoen jaar geleden insloeg en het uitsterven van de dino’s veroorzaakte had een doorsnede van ‘slechts’ ca. 10 km!). Deze botsing had mogelijk het gevolg dat de stand van de aardas met ca. 10̊ veranderde. De Maan, die tenslotte veel kleiner is dan de Aarde, ontkwam aan dergelijk grote inslagen, maar werd toch getroffen door brokstukken met een doorsnede van 200-300 km: genoeg om een litteken zoals het Aitkin-Bekken op de zuidpool van de Maan achter te laten. Bij die inslag werd mogelijk water tot in de mantel van de maan gebracht. Mars moet zijn getroffen door brokstukken waarvan de grootste 1500-2000 km in doorsnede waren (groot genoeg om het Borealis-Bekken op Mars te verklaren).


Planetesimalen waren de voorouders van de planeten.

De brokstukken die op de Aarde, de Maan en Mars (maar ook op andere planeten van ons zonnestelsel) terechtkwamen bevatten zoveel siderofiele elementen dat de mantel (waarheen de zware elementen wegzakten in de bij de grote inslagen vloeibaar geworden massa’s) significant aan die elementen werd verrijkt.

Referenties:
  • Bottke, W.F., Walker, R.J., Day, J.M.D., Nesvorny, D. & Elkins-Tanton, L., 2010. Stochastic late accretion to the Earth, Moon and Mars. Science 330, p. 1527-1530.

Foto’s: NASA. Tekening planetesimalen: W.K. Hartmann.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl