Sinds de geboorte van de zon, rond 4,6 miljard jaar geleden, is het zonnestelsel een gewelddadige buurt geweest. Als in een flipperkast wemelde het in onze kosmische omgeving van de meteoren, kometen en zelfs planetoïden, die op elkaar botsten en littekens in de vorm van inslagkraters achterlieten.
Tegenwoordig weten we dat ruimtepuin in alle soorten en maten nog altijd chaotisch door de ruimte zwerft, maar onduidelijk is of en hoe het aantal inslagen op aarde in de loop der tijd is veranderd.
Maar nu hebben onderzoekers met behulp van gegevens van een maansonde van de NASA iets verbluffends ontdekt, zoals ze in het vakblad Scienceberichten. Rond 290 miljoen jaar geleden nam het aantal inslagen op de maan – en dus ook op de aarde – sterk toe, en dat ‘hoogtij’ is mogelijk nog steeds aan de gang.
Dat is belangrijk, vooral omdat asteroïden groot genoeg zijn om zich door de atmosfeer van de aarde te boren, op aarde neer te storten en daar massa-uitstervingen te veroorzaken. Een van die inslagen, 66 miljoen jaar geleden, maakte een einde aan het tijdperk van de dinosauriërs.
Het Planetary Defense Coordination Office van de NASA houdt elk potentieel gevaarlijk stuk ruimtepuin op koers naar de aarde in de gaten, en het is niet onbelangrijk om te weten wat het gemiddeld aantal inslagen in onze buurt van het zonnestelsel is. Hoe nauwkeuriger het beeld dat we hebben, des te beter kunnen we begrijpen aan welke risico’s het leven op aarde is blootgesteld.
In het maanstof
Experts die inslagen op onze planeet analyseren, hebben helaas te maken met de actieve plaattektoniek van de aarde en de verwering en erosie van het aardoppervlak, zodat het ‘archief’ van historische inslagen op onze planeet telkens wordt uitgewist. En dat betekent dat onze kennis over inslagen hoofdzakelijk berust op relatief recente gebeurtenissen.
Gelukkig heeft de maan geen atmosfeer en wordt haar oppervlak ook niet door plaattektoniek gerecycled, waardoor dit hemellichaam een naar verhouding onverstoord intact geologisch archief van voorbije inslagen toont. En omdat de maan gedurende bijna het hele bestaan van de aarde onze trouwe metgezel is geweest, is ze heel geschikt om hiaten in de inslaggeschiedenis van de aarde op te vullen.
De maan is dus “een tijdcapsule voor gebeurtenissen die in onze buurt van het zonnestelsel hebben plaatsgevonden. Het is geweldig om over al deze gegevens te beschikken,” zegt onderzoeksleidster Sara Mazrouei, planetologe aan de University of Toronto.
Maar die gegevens laten zich niet zomaar ontsluiten. Aangezien (de meeste) astronomen geen veldonderzoek op de maan kunnen verrichten, zit er niets anders op dan de ouderdom van maankraters op een andere manier te bepalen. Dus maakten Mazrouei en haar team gebruik van de Lunar Reconnaissance Orbiter(LRO) van de NASA om maankraters die tussen de één miljard jaar geleden en nu zijn ontstaan, in kaart te brengen en te dateren.
Om te beginnen wist het team dat grote kraters die in de laatste één miljard jaar zijn ontstaan, met veel rotsblokken zijn bedekt, terwijl dat bij oudere kraters niet het geval is. Dat komt doordat grotere rotsblokken in de loop van miljoenen jaren worden vermalen door de inslagen van micrometeorieten, het plotseling vrijkomen van gassen aan de oppervlakte en de voortdurende afwisseling tussen extreem hoge en extreem lage temperaturen gedurende de dag en -nacht op de maan.
Deze gestage afbraak van rotsen tot maanstof heeft ook invloed op de warmte-uitstraling van de kraters en hun omgeving. Het was die eigenschap die Rebecca Ghent, assistent-professor in de planetologie aan de University of Toronto, goed kon gebruiken.
Zij richtte zich op de thermale radiometer van de LRO, genaamd Diviner, die de warmte-uitstraling van het maanoppervlak meet. Op basis van kraters die al eerder waren gedateerd, ontdekte zij een “prachtige overeenkomst” tussen rotsbedekking, het vermogen om warmte uit te stralen en de ouderdom van de krater.
Met de gegevens van Diviner, die kraters groter dan tien kilometer kan dateren, ging Mazrouei aan het werk. Gedurende vijf jaar bracht ze stukje bij beetje het ontstaan van maankraters gedurende de laatste één miljard jaar in kaart. In die tijd moest ze zich af en toe in de arm knijpen om niet gek te worden, grapt ze. Maar toen ze haar voorlopige bevindingen liet zien aan Bill Bottke, planetoloog en expert in asteroïden aan het Southwest Research Institute in Boulder, Colorado, en medeauteur van de nieuwe studie, wist ze dat ze iets bijzonders op het spoor was.
“Sommigen zitten zonder het te beseffen op een pot goud,” vertelde Bottke haar. “En jij zit zeker op een pot goud.”
Samen ontdekte het team dat het aantal inslagen op de maan rond 290 miljoen jaar geleden opeens toenam tot een niveau dat twee- tot driemaal hoger lag dan in de voorgaande 710 miljoen jaar.
Diamantkanonnen
De wetenschappers hadden het sterke vermoeden dat dezelfde verandering van het inslagniveau ook voor de aarde moest gelden, maar ze wisten dat het vinden van bewijzen daarvoor lastig zou zijn. Op dat punt wees Thomas Gernon, assistent-professor aardwetenschappen aan de University of Southampton en medeauteur van het nieuwe onderzoek, op kimberliet. En plotseling viel alles op z’n plaats.
Kimberliet is vulkanisch stollingsgesteente dat van grote diepte en met hoge snelheid naar het aardoppervlak is gestuwd en daarbij wortelvormige ‘schoorstenen’ of kimberlietpijpen heeft gevormd. Deze pijpen worden doorgaans in extreem stabiele en oeroude continentale landmassa’s aangetroffen. In kimberlietpijpen werden in oeroude tijden ook diamanten vanuit de helse omstandigheden onder het aardoppervlak naar de ondiepe aardkorst omhoog gestuwd; tegenwoordig zijn ze goed in kaart gebracht omdat ze veel kostbare mineralen bevatten.
“De continenten lijken op speldenkussens die door duizenden kimberlietpijpen zijn doorboord. Daardoor zijn het ook archieven van oeroude erosie,” legt Gernon uit. In de tijd vóór 650 miljoen jaar geleden werd ongeveer een derde van de aardkorst afgeslepen door een opeenvolging van wereldomspannende ijstijden, gedurende een periode die ook wel ‘Snowball Earth’ (‘Sneeuwbalaarde’) wordt genoemd. Daarbij werden ook de kimberlietpijpen afgeschuurd. Tekenen van inslagen op aarde van vóór die tijd zijn grotendeels verloren gegaan.
Maar vanaf circa 650 miljoen jaar geleden vertonen de kimberlietpijpen zeer weinig erosie, waardoor ze een onverstoord archief van inslagen vormen. Uit de pijpen blijkt dat de plotselinge toename van het aantal inslagen op de maan, rond 290 miljoen jaar geleden, ook voor de aarde gold.
Uit het eenvoudigste model komt naar voren dat “het inslagniveau op aarde rond 290 miljoen jaar geleden sterk toenam en sindsdien hoog is gebleven,” zegt Bottke. “Dat kunnen we met vertrouwen zeggen.”
Door de overeenkomst tussen het inslagarchief op de maan en de aarde “is er veel voor te zeggen dat deze bevindingen kloppen,” zegt Paul Byrne, een assistent-professor planetaire geologie aan de North Carolina State University die niet bij de nieuwe studie was betrokken.
Ook de planeet Mercurius kan een handje helpen. Wanneer de ruimtesonde BepiColombo van de ESA in 2025 bij deze planeet zal aankomen, zal ze instrumenten gebruiken die vergelijkbaar zijn met die van de LRO om de kraters op deze eveneens atmosfeerloze en erosievrije wereld in kaart te brengen en te dateren.
“We zouden in staat moeten zijn om een soortgelijke ‘handtekening’ op Mercurius te vinden,” zegt Mazrouei. “Dat zou supergeweldig zijn.”
Hoogtij in de asteroïdengordel
De vraag is uiteraard waarom er überhaupt zo’n piek in het aantal meteorietinslagen plaatsvond? Volgens Bottke zijn bijna alle inslagen op aarde veroorzaakt door objecten uit de asteroïdengordel. Een groot rotsblok in die gordel moet, mogelijk bij een botsing, in talloze kleinere fragmenten uiteen zijn gevallen.
In de loop der tijd werden deze fragmenten door zonlicht bestookt. Door een merkwaardig verschijnsel dat het ‘Jarkovski-effect’ wordt genoemd, krijgt het stuk puin telkens een minuscuul zetje doordat het straling absorbeert en vervolgens weer afgeeft. Kleinere asteroïden kunnen daardoor richting het zwaartekrachtveld van planeten worden geduwd en op ramkoers met een van die planeten worden gezet.
“Het is als een hoogtij,” legt Bottke uit. “Er komt veel puin uit de asteroïdengordel en uiteindelijk zie je een tijdelijke vloedgolf in het aantal inslagen van asteroïden op aarde, die daarna weer zal afnemen.”
Het is mogelijk dat de hele inslagpiek werd veroorzaakt door het uiteenvallen van meerdere asteroïden, maar het kan ook zijn dat de piek het gevolg is van één rampzalige gebeurtenis. Dat zal in toekomstig onderzoek met computermodellen hopelijk nog worden vastgesteld.
Wat de precieze oorzaak ook is, de toename van het aantal inslagen zal ook de komende tijd ongetwijfeld bestudeerd worden door wetenschappers die niet alleen meer te weten willen komen over het verleden van de aarde maar ook het lot van de dinosauriërs willen vermijden.
Lees ook: asteroïde die dinosauriërs uitroeide raakte de verkeerde plek
Lees ook: 'Ruimtediamanten' van een verdwenen planeet
Volg Robin George Andrews op Twitter.
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
