De beroemde ijzermeteoriet Gibeon is afkomstig van een planetoïde die mogelijk veel groter was dan werd aangenomen. Dit blijkt uit onderzoek van metaalkundige Jilt Sietsma en Wouter Rittel, die onlangs op dit onderwerp afstudeerde als materiaalkundig ingenieur.
Op het bureau van Jilt Sietsma op de afdeling technische materiaalkunde (3mE) ligt een gepolijst stukje ijzermeteoriet van enkele kubieke centimeters. Gefascineerd kijkt de metaalkundige naar de platte kristallieten die elkaar met vaste regelmaat kruisen, een kristalvorm die ontstaan is doordat de meteoriet er miljoenen jaren over gedaan heeft om af te koelen. “Het aardige is dat zich bij de productie van modern staal precies dezelfde omzettingen afspelen, maar dan bij afkoelsnelheden van tientallen graden per seconde”, zegt Sietsma. Hij doet vooral toegepast onderzoek aan metaalproductie in samenwerking met bedrijven als Corus, maar heeft tevens een passie voor ijzermeteorieten.
Het stukje ijzermeteoriet maakte deel uit van een planetoïde die zo’n drie â vier miljard jaar geleden fragmenteerde tussen Mars en Jupiter. Na het uiteenvallen van dit reusachtige brok metaal zijn stukken ervan in een baan gekomen die af en toe die van de aarde kruist. Het gebied rondom het Namibische dorpje Gibeon, de vindplaats van Sietsma’s bijzondere stukje ijzer, werd hierdoor bestookt met een van ‘s werelds grootste ijzermeteorietregens ooit. De gecorrodeerde staat van de fragmenten wijst erop dat dit een paar duizend jaar geleden gebeurde. Dit blijkt ook uit oude speerpunten en juwelen die uit brokstukjes zijn gemaakt en in de omgeving gevonden zijn.
De metaalstructuren vertellen nog meer over de meteoriet. Hoe snel hij afkoelde, bijvoorbeeld. Sietsma: “Heet ijzer bestaat voor 100 procent uit het kristal teaniet, maar wanneer het afkoelt, rangschikken de atomen zich op willekeurige plekken tot kamacietkristal. De twee belangrijkste legeringelementen, nikkel en kobalt, reageren op de veranderde situatie door zich te verplaatsen. Nikkel gaat naar teaniet en kobalt naar kamaciet. De afstand waarover beide elementen kunnen indringen in de andere fase is afhankelijk van de afkoelsnelheid. Van beide metalen zijn deze eigenschappen in ijzer bekend. Het enige wat je dus hoeft te doen om te berekenen hoe snel de meteoriet gemiddeld afkoelde, is het verloop van de concentraties te meten tussen een stukje teaniet en kamaciet.”
Aan de hand van de nikkelverdeling in de kristallen berekenden Amerikaanse onderzoekers zo’n veertig jaar geleden dat de asteroïde waar de Gibeon-meteoriet vanaf brak in het begin van zijn bestaan vijftig graden per miljoen jaar afkoelde en een diameter had van zo’n honderd kilometer. Sietsma en Rittel vermoeden echter dat de asteroïde tien â honderd maal minder snel afkoelde en dus een stuk groter geweest moet zijn, misschien wel tien keer zo groot. Zij baseren dit op de kobaltverdeling in het metaal.
Wouter Rittel kwam er tijdens een literatuurstudie achter dat Amerikanen de kobaltconcentraties nooit goed hadden onderzocht. En dat is van wezenlijk belang, omdat de twee legeringelementen elkaar beïnvloedden. Kobalt verplaatst zich van nature minder snel en vertraagt daardoor ook nikkel. “In de tijd dat wetenschappers nikkel onder de loep namen was kobalt, met de toenmalige technologische middelen nauwelijks traceerbaar”, legt Rittel uit. “Nu kan dat wel, door de meteoriet met een elektronenbundel te beschieten, een techniek die electron probe micro analysis heet.”
Sietsma beraadt zich nog op een manier om de ontdekking verder uit te werken en in de wetenschappelijke literatuur te publiceren. “Er is nog extra onderzoek nodig. Aan de hand van computermodellen moeten tientallen afkoelprofielen gemaakt worden. Deze simulaties moeten we vervolgens met de kristalpatronen in de meteoriet vergelijken om een nauwkeuriger beeld te krijgen van de exacte temperatuurveranderingen die de meteoriet heeft ondergaan. Het zou een mooi promotieonderzoek zijn.”
(Foto: Marco Langbroek/Dutch Meteor Society)
Op het bureau van Jilt Sietsma op de afdeling technische materiaalkunde (3mE) ligt een gepolijst stukje ijzermeteoriet van enkele kubieke centimeters. Gefascineerd kijkt de metaalkundige naar de platte kristallieten die elkaar met vaste regelmaat kruisen, een kristalvorm die ontstaan is doordat de meteoriet er miljoenen jaren over gedaan heeft om af te koelen. “Het aardige is dat zich bij de productie van modern staal precies dezelfde omzettingen afspelen, maar dan bij afkoelsnelheden van tientallen graden per seconde”, zegt Sietsma. Hij doet vooral toegepast onderzoek aan metaalproductie in samenwerking met bedrijven als Corus, maar heeft tevens een passie voor ijzermeteorieten.
Het stukje ijzermeteoriet maakte deel uit van een planetoïde die zo’n drie â vier miljard jaar geleden fragmenteerde tussen Mars en Jupiter. Na het uiteenvallen van dit reusachtige brok metaal zijn stukken ervan in een baan gekomen die af en toe die van de aarde kruist. Het gebied rondom het Namibische dorpje Gibeon, de vindplaats van Sietsma’s bijzondere stukje ijzer, werd hierdoor bestookt met een van ‘s werelds grootste ijzermeteorietregens ooit. De gecorrodeerde staat van de fragmenten wijst erop dat dit een paar duizend jaar geleden gebeurde. Dit blijkt ook uit oude speerpunten en juwelen die uit brokstukjes zijn gemaakt en in de omgeving gevonden zijn.
De metaalstructuren vertellen nog meer over de meteoriet. Hoe snel hij afkoelde, bijvoorbeeld. Sietsma: “Heet ijzer bestaat voor 100 procent uit het kristal teaniet, maar wanneer het afkoelt, rangschikken de atomen zich op willekeurige plekken tot kamacietkristal. De twee belangrijkste legeringelementen, nikkel en kobalt, reageren op de veranderde situatie door zich te verplaatsen. Nikkel gaat naar teaniet en kobalt naar kamaciet. De afstand waarover beide elementen kunnen indringen in de andere fase is afhankelijk van de afkoelsnelheid. Van beide metalen zijn deze eigenschappen in ijzer bekend. Het enige wat je dus hoeft te doen om te berekenen hoe snel de meteoriet gemiddeld afkoelde, is het verloop van de concentraties te meten tussen een stukje teaniet en kamaciet.”
Aan de hand van de nikkelverdeling in de kristallen berekenden Amerikaanse onderzoekers zo’n veertig jaar geleden dat de asteroïde waar de Gibeon-meteoriet vanaf brak in het begin van zijn bestaan vijftig graden per miljoen jaar afkoelde en een diameter had van zo’n honderd kilometer. Sietsma en Rittel vermoeden echter dat de asteroïde tien â honderd maal minder snel afkoelde en dus een stuk groter geweest moet zijn, misschien wel tien keer zo groot. Zij baseren dit op de kobaltverdeling in het metaal.
Wouter Rittel kwam er tijdens een literatuurstudie achter dat Amerikanen de kobaltconcentraties nooit goed hadden onderzocht. En dat is van wezenlijk belang, omdat de twee legeringelementen elkaar beïnvloedden. Kobalt verplaatst zich van nature minder snel en vertraagt daardoor ook nikkel. “In de tijd dat wetenschappers nikkel onder de loep namen was kobalt, met de toenmalige technologische middelen nauwelijks traceerbaar”, legt Rittel uit. “Nu kan dat wel, door de meteoriet met een elektronenbundel te beschieten, een techniek die electron probe micro analysis heet.”
Sietsma beraadt zich nog op een manier om de ontdekking verder uit te werken en in de wetenschappelijke literatuur te publiceren. “Er is nog extra onderzoek nodig. Aan de hand van computermodellen moeten tientallen afkoelprofielen gemaakt worden. Deze simulaties moeten we vervolgens met de kristalpatronen in de meteoriet vergelijken om een nauwkeuriger beeld te krijgen van de exacte temperatuurveranderingen die de meteoriet heeft ondergaan. Het zou een mooi promotieonderzoek zijn.”
(Foto: Marco Langbroek/Dutch Meteor Society)
Comments are closed.