Het lijkt misschien bijna onmogelijk om te bepalen hoe het zonnestelsel is gevormd, aangezien het ongeveer 4,5 miljard jaar geleden gebeurde. Gelukkig is veel van het puin dat is overgebleven van het vormingsproces nog steeds beschikbaar voor onderzoek en cirkelt het rond ons zonnestelsel in de vorm van rotsen en puin dat soms hun weg naar de aarde vindt.
Een van de nuttigste stukjes puin zijn de oudste en minst veranderde soorten meteorieten, die bekend staan als chondrieten. Ze zijn meestal gebouwd van kleine steenachtige korrels, chondrules genaamd, die amper een millimeter in diameter zijn.
En nu krijgen wetenschappers belangrijke aanwijzingen over hoe het vroege zonnestelsel is geëvolueerd, dankzij nieuw onderzoek op basis van de meest nauwkeurige laboratoriummetingen ooit gemaakt van de magnetische velden die in deze kleine korrels zijn opgesloten.
Om het af te breken, zijn chondriet-meteorieten stukjes asteroïde - afgebroken door botsingen - die relatief ongewijzigd zijn gebleven sinds ze zijn ontstaan tijdens de geboorte van het zonnestelsel. De chondrules die ze bevatten, werden gevormd toen plekken van zonnenevel - stofwolken die jonge zonnen omringen - uren of zelfs dagen boven het smeltpunt van rotsen werden verwarmd.
Het stof dat tijdens deze 'smeltevenementen' werd opgevangen, werd omgesmolten tot druppels gesmolten gesteente, die vervolgens afkoelden en kristalliseerden tot chondrules. Terwijl chondrules afkoelden, werden ijzerhoudende mineralen erin gemagnetiseerd door het lokale magnetische veld in de gaswolk. Deze magnetische velden worden tot op de dag van vandaag bewaard in de chondrules.
De chondrulekorrels waarvan de magnetische velden in kaart zijn gebracht in de nieuwe studie waren afkomstig van een meteoriet genaamd Semarkona - genoemd naar de stad in India waar hij in 1940 viel.
Roger Fu van MIT - werkend onder Benjamin Weiss - was de hoofdauteur van de studie; met Steve Desch van de Arizona State University School of Earth and Space Exploration als co-auteur.
Volgens de studie, die deze week in Wetenschap, de metingen die ze verzamelden, wijzen op schokgolven die door de wolk van stoffig gas rond de pasgeboren zon reizen als een belangrijke factor bij de vorming van het zonnestelsel.
'De metingen van Fu en Weiss zijn verbluffend en ongekend', zegt Steve Desch. "Ze hebben niet alleen kleine magnetische velden duizenden keren zwakker gemeten dan een kompas voelt, ze hebben de door de meteoriet geregistreerde variatie in magnetische velden in kaart gebracht, millimeter voor millimeter."
De wetenschappers concentreerden zich specifiek op de ingebedde magnetische velden die worden opgevangen door "stoffige" olivijnkorrels die overvloedige ijzerhoudende mineralen bevatten. Deze hadden een magnetisch veld van ongeveer 54 microtesla, vergelijkbaar met het magnetische veld aan het aardoppervlak (dat varieert van 25 tot 65 microtesla).
Toevallig impliceerden veel eerdere metingen van meteorieten ook vergelijkbare veldsterktes. Maar het is nu duidelijk dat die metingen magnetische mineralen ontdekten die besmet waren door het eigen magnetische veld van de aarde, of zelfs door de handmagneten die door de meteorietcollectoren werden gebruikt.
'De nieuwe experimenten', zegt Desch, 'onderzoeken magnetische mineralen in chondrules die nog nooit eerder zijn gemeten. Ze laten ook zien dat elke chondrule is gemagnetiseerd als een kleine staafmagneet, maar met het 'noorden' in willekeurige richtingen. '
Dit laat zien, zegt hij, dat ze werden gemagnetiseerd voordat ze waren ingebouwd in de meteoriet en niet zittend op het aardoppervlak. Deze waarneming, gecombineerd met de aanwezigheid van schokgolven tijdens vroege zonnevorming, geeft een interessant beeld van de vroege geschiedenis van ons zonnestelsel.
"Mijn modellen voor de verwarmingsgebeurtenissen laten zien dat de meeste chondrules door schokgolven die door de zonnenevel passeren", legt Desch uit. Afhankelijk van de sterkte en grootte van de schokgolf, kan het magnetische achtergrondveld tot 30 keer worden versterkt. "Gezien de gemeten magnetische veldsterkte van ongeveer 54 microtesla," voegde hij eraan toe, "toont dit aan dat het achtergrondveld in de nevel waarschijnlijk tussen de 5 en 50 microtesla lag."
Er zijn andere ideeën over hoe chondrules zich zouden kunnen hebben gevormd, sommige met magnetische fakkels boven de zonnenevel of doorgang door het magnetische veld van de zon. Maar die mechanismen vereisen sterkere magnetische velden dan wat is gemeten in de Semarkona-monsters.
Dit versterkt het idee dat schokken de chondrules in de zonnevel hebben gesmolten op ongeveer de locatie van de huidige asteroïdengordel, die ongeveer twee tot vier keer verder van de zon ligt dan de banen van de aarde.
Desch: "Dit is de eerste echt nauwkeurige en betrouwbare meting van het magnetische veld in het gas waaruit onze planeten zijn gevormd."
