Vrijdag 07/08/2020

De kristallen revolutie

Het European Space Agency (ESA) kon de voorbije week uitpakken met twee opmerkelijke primeurs. De eerste beelden van de met veel poeha aangekondigde XMM-Newton, een ruimtetuig dat beelden op basis van x-stralen maakt, overtreffen de stoutste verwachtingen. Tegelijkertijd ontdekte de Nederlandse astronoom, Rens Waters, dat de mineralen die het gros van de ruimtestof uitmaken, amper verschillen van de mineralen op onze planeet.

Op 10 december vorig jaar werd de XMM-Newton in een definitieve baan om de aarde gebracht. Na enkele weken voorbereiding werden eind januari de eerste echte beelden gemaakt. De bedoeling daarvan was een klaardere kijk te krijgen op de mogelijkheden van de XMM-Newton. De kwaliteit van de eerste foto's is echter onverhoopt. Op de beelden van de Grote Magellaanse wolk die zich op 160.000 lichtjaren van de aarde bevindt, zijn de elementen die vrijgezet worden bij enorme explosies van sterren bijzonder scherp te zien. Ook de andere beelden tonen aan dat de XMM-Newton een zeer stabiele baan beschrijft en op die manier zeer precieze foto's kan maken. Op de eerste beelden die in wezen als testbeelden dienen, zijn structuren terug te vinden die voorheen nooit zo scherp in beeld werden gebracht. Astronomen gaan er van uit dat het ruimtetuig, dat twee tot tien jaar in de ruimte blijft, ons de komende jaren een pak meer inzicht verschaft in de samenstelling van het heelal.

Zo mogelijk nog ingrijpender is de recente ontdekking van de Amsterdamse astronoom Rens Waters dat silicaten, de meest voorkomende mineralen op onze planeet, in grote hoeveelheden voorkomen rond oude sterren en in de zogenaamde protoplanetaire schijven waarin planeten gevormd worden. "Dat silicaten ook in de ruimte voorkomen, was al langer bekend", zegt Rens Waters in een gesprek met Aula.

"Wat we niet wisten, is dat de mineralen ook in een kristallijnen, zeg maar geordende vorm voorkomen. We gingen er altijd van uit dat de specifieke omgeving ervoor zorgt dat mineralen in de ruimte enkel in een amorfe, chaotische vorm konden bestaan. De koude omgeving rond sterren zorgt ervoor dat enkel infrarood licht uitgezonden wordt. Het is dankzij de infrarood-ruimtetelescoop ISO dat we de ontdekking konden doen. Voorheen speurden we bij wijze van spreken met materiaal waarmee de mineralen onzichtbaar bleven."

De ontdekking creëert een volledig nieuwe discipline binnen de astronomie: de astro-mineralogie. Het merendeel van de mineralen die we op onze planeet terugvinden, komt immers ook in de ruimte voor. Hoe de mineralen ondanks de koude temperaturen omgezet worden van amorf naar kristallijn, blijft volgens Rens Waters een groot raadsel.

"Vroeger ging men er van uit dat verhitting noodzakelijk was. Om zand om te zetten in glas, moeten we het verhitten tot 1.000 graden Kelvin. Daarna blijft de kristallijnen structuur bewaard ondanks de temperatuurdaling. Rond de oude en zeer jonge sterren, de plaatsen waar de kristallijnen silicaten in grote hoeveelheden voorkomen, is de temperatuur veel te laag, zodat de theorie van de verhitting geen verklaring biedt. De interessantste hypothese vandaag stelt dat de structuur van silicaten verandert van amorf naar kristallijn onder invloed van zogenaamde ionenbombardementen, elektrisch geladen deeltjes die bij lage temperatuur en aan hoge snelheid de ordening van de bouwstenen in het rooster door elkaar gooien."

Hoe de mineralen ontstaan, mag dan voorlopig onduidelijk zijn, dat de silicaten ons veel kunnen leren over de opbouw van planeten en van de planeet aarde in het bijzonder, staat buiten kijf. "De deeltjes zijn vaak niet groter dan een tiende van een micrometer", zegt de Nederlandse astronoom. "Ze helpen ons om de vorming van nieuwe planeten te bestuderen. De ontdekte mineralen beschrijven cirkels rond een ster. Soms ontmoeten de deeltjes elkaar en blijven aan elkaar kleven. Hoe groter de deeltjes worden hoe meer kans dat andere deeltjes er tegenaan blijven plakken. Op termijn wordt de bol zo groot dat zijn aantrekkingskracht op de omgeving groot genoeg is om andere stofdeeltjes en op termijn zelfs rotsblokken of gassen te binden. De aangroei gebeurt vanzelfsprekend exponentieel.

"Uiteindelijk bereiken de gevormde planeten een soort stationaire toestand waarbij ze de baan die ze rond de ster beschrijven als het ware leeg gezogen en vrijgemaakt hebben. Belangrijk daarbij is de aanwezigheid van grote planeten aan de buitenkant van het zonnestelsel. Bij ons zorgt vooral de grote planeet Jupiter ervoor dat geen nieuwe delen uit de omgevende schijf naar binnen gezogen worden in de richting van de kleinere planeten zoals de aarde, die dichter bij de zon zitten.

"Wanneer we meer zicht krijgen op de verschillende mineralen in andere sterrenstelsel en hun locaties in kaart brengen, zouden we veel kunnen leren over het ontstaan en de evolutie van ons eigen zonnestelsel."

Het ESA organiseert een wedstrijd voor Europese jongeren tussen 16 en 18 jaar. De winnaars kunnen rechtstreeks meekijken door de XMM-Newton. Alle informatie over de wedstrijd op de website van de ESA: http://sci.esa.int/xmm/competition

Astro-mineralogie kan ons veel leren over het ontstaan van ons eigen zonnestelsel

Meer over

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234