Dit artikel is het vervolg op een eerder artikel Meteorieten in je dakgoot? en is een samenvatting van mijn onderzoek naar micrometeorieten waarvan de resultaten recentelijk zijn gepubliceerd in Meteoritics and Planetary Science (Jonker et al. 2023).
Afb 1: Omslagfoto van de april uitgave van Meteoritics and Planetary Science. De collage bestaat uit micrometeorieten van de Budel collectie, weergegeven op relatieve grootte.
In het eerdere artikel gaf ik een introductie over het onderzoek naar micrometeorieten, in dit artikel ga ik dieper in op wat de nieuwe “Budel collectie” ons leert.
De Budel collectie bestaat uit ruim duizend micrometeorieten die afkomstig zijn van het dak van een grote stal in Budel, zuidoost Brabant. Gedurende het onderzoek is de dakgoot van de stal (zie afb. 2), welke een oppervlak van 3220 m2 heeft, tweemaal geleegd en het materiaal onderzocht. De eigenaren hadden de dakgoot voor het laatst in 2018 geleegd. De totale collectie periode omvat dus in totaal zo’n 3,5 jaar.
Het voornaamste doel van het onderzoek was om de methodes voor het vinden van micrometeorieten in dakgoten te verbeteren. Daarbij heb ik gebruik gemaakt van een combinatie van scheiding op vorm met een Faultable (zie afb. 3) en op dichtheid met zware vloeistoffen en een laboratory overflow centrifuge (LOC). Deze instrumenten worden binnen de geologie gebruikt om mineralen zoals zirkoon, mica of granaat uit een verpulverd gesteente te scheiden. De uitdaging was om deze methodes correct toe te passen op micrometeorieten, welke geen vastomlijnde eigenschappen hebben zoals mineralen.
Onder de gevonden micrometeorieten bevinden zich verschillende types. De verschillende texturen zijn het gevolg van het smelten en rekristalliseren terwijl het deeltje met snelheden rond de 10-20 km/s afremt in de atmosfeer. Zolang de piektemperatuur laag genoeg blijft, kunnen oorspronkelijke mineralen, waaronder olivijn, pyroxeen, veldspaten en spinel, overleven. Deze kristallen worden ook wel relict minerals genoemd en de desbetreffende texturen scoriaceous (Sc) indien de micrometeoriet poreus is (zie afb. 4a,b) of coarse-grained (CG) wanneer deze compact is (zie afb. 4c,d). Bij hogere temperaturen smelten de deeltjes op, waarna ze opnieuw kunnen uitkristalleren met grote kristallen (porphyritic olivine, PO), langgerekte kristallen (barred olivine, BO), of fijne kristallen (cryptocrystalline, CC), of kunnen stollen als glas (vitreous, V) (Genge et al. 2008). Binnen de CC groep onderscheiden we nog drie subtypes, waaronder “microcrystalline” met iets grovere kristallen, “normal” met de fijnste kristallen en “turtlebacks” welke bestaan uit meerdere kristallijne eilandjes welke doen denken aan het schild van een schildpad (zie afb. 4q,r).
Afb 4: Elektronenmicroscoop foto’s van micrometeorieten vanaf de buitenzijde en in doorsnede. Afhankelijk van hun oorspronkelijke mineralogie en de piek temperatuur in de atmosfeer, kristalliseren micrometeorieten in verschillende vormen: a, b) scoriaceous; c, d) coarse-grained; e – j) porphyritic olivine; k, l) barred olivine; m – r) cryptocrystalline; s, t) vitreous.
Middels een zelfgeschreven code in het computerprogramma MATLAB konden we efficiënt een schatting maken van de gemiddelde diameter en zo het volume van iedere micrometeoriet berekenen. Gecombineerd met de informatie van de dichtheidsscheiding, was het mogelijk een inschatting te maken van het gewicht van iedere micrometeoriet. Doorgaans gaat het om slechts enkele microgrammen, een miljoenste van een gram. Tezamen hebben alle 1006 micrometeorieten een gewicht van 0,0105 gram. Dat lijkt misschien weinig, maar opgeschaald naar het totale oppervlakte van de Aarde, komt dat overeen met een wereldwijde influx van ruim 472 ton per jaar. Eerder gepubliceerde waardes op basis van Antarctische collecties liggen vaak rond de 1500 ton per jaar (Taylor et al. 1998; Suttle and Folco 2020). Wat betreft de methodes voor het vinden van micrometeorieten in dakgoten is er dus nog wel wat ruimte voor verbetering.
De Budel collectie heeft ook nieuwe inzichten gegeven over de grootte van micrometeorieten. Voor veel van de eerdere collecties verzameld in bijvoorbeeld Antarctica of de Atacama woestijn geldt dat de lokale omstandigheden ertoe hebben geleid dat veel van de kleine exemplaren (<200 μm) verloren zijn gegaan, bijvoorbeeld door harde wind of snelle verwering (Genge et al. 2018). Deze collecties rapporteren doorgaans diameters tussen de 200 en 500 μm. Voor de Budel collectie geldt dat de meest voorkomende diameter rond de 130 μm is. Dat is bijna net zo klein als de dikte van een mensenhaar!
Afb 5: Size-frequency verdeling van de Budel collectie. De verdeling is bimodaal met een grote piek rond 130 μm en een kleinere piek rond de 180-200 μm, wat mogelijk correleert aan verschillende bronnen.
Wanneer we in meer detail naar de size-frequency verdeling kijken (afb. 5), welke laat zien hoeveel micrometeorieten een bepaalde diameter hebben, dan valt op dat de grafiek per type verschilt. Zo zijn de PO doorgaans kleiner dan de BO. Daarnaast valt op dat de grafiek meer dan één piek lijkt te bevatten. De meeste duidelijke secundaire piek bevindt zich rond de 180-200 μm. Dergelijke bimodale verdelingen worden vaker aangetroffen in collecties. De gangbare theorie is dat dit het gevolg is van verschillende bronnen (asteroïden, kometen, dwergplaneten, etc.) die bijdragen aan de flux van kosmische deeltjes naar de Aarde, ieder met een unieke korrelgrootte verdeling (Suttle and Folco 2020). Nieuw onderzoek zal hopelijk meer licht werpen op hoe deze aspecten samenhangen en hoe verschillende hemellichamen bijdragen aan de flux van micrometeorieten naar de Aarde.
Momenteel wordt gewerkt aan een zuurstofisotopen onderzoek om meer te leren over waar micrometeorieten vandaan komen en hun passage door de atmosfeer als “vallende ster”. De resultaten hiervan zijn onlangs ingediend voor publicatie in Meteoritics and Planetary Science. Hierover volgt later meer.
Bronvermelding:
Genge M. J., Engrand C., Gounelle M., and Taylor S. 2008. The classification of micrometeorites. Meteoritics & Planetary Science 43:497-515, doi:10.1111/j.1945-5100.2008.tb00668.x.
Genge M. J., van Ginneken M., Suttle M. D., and Harvey, R. P. 2018. Accumulation mechanisms of micrometeorites in an ancient supraglacial moraine at Larkman Nunatak, Antarctica. Meteoritics & Planetary Science 53:2051-2066, doi:10.1111/maps.13107.
Jonker G., van Elsas R., van der Lubbe H. J. L., and van Westrenen W. 2023. Improved collection of rooftop micrometeorites through optimized extraction methods: The Budel collection. Meteoritics & Planetary Science, 58: 463-479, doi:https://doi.org/10.1111/maps.13966.
Suttle M. D. and Folco L. 2020. The extraterrestrial dust flux: size distribution and mass contribution estimates inferred from the Transantarctic Mountains (TAM) micrometeorite collection. Journal of Geophysical Research: Planets 125, doi:10.1029/2019JE006241.
Taylor S., Lever J. H., and Harvey R. P. 1998. Accretion rate of cosmic spherules measured at the South Pole. Nature 392:899-903, doi:10.1038/31894.