Natuur- en sterrenkundigen bedenken de gekste dingen bij hun poging om de kosmos beter te begrijpen. In deze rubriek elke maand een mooi voorbeeld. Ditmaal: hebben we onze eerste continenten te danken aan de spiraalarmen van de Melkweg?
Volgens de meeste wetenschappers is de vorming van de aardkorst – de tot 40 kilometer dikke laag gesteente die onze planeet omhult – een puur aardse aangelegenheid. Een internationaal team van geologen en astronomen denkt daar echter anders over: volgens hen heeft het heelal ook wat in de melk te brokkelen gehad. Als de jonge aarde in zijn baan rond het centrum van ons sterrenstelsel, de Melkweg, door een spiraalarm bewoog, zou dat de aardkorstvorming namelijk een flinke boost hebben gegeven. Dit verschijnsel, zo claimt een persbericht van de Geological Society of America over het onderzoek, zou zo zelfs “geholpen hebben met de vorming van de eerste continenten”. Hoe zit dat?
Lees ook:
Niet het hele verhaal
Als we 4 à 5 miljard jaar teruggaan in de tijd, zijn astronomie en geologie nog moeilijk van elkaar te scheiden. Het ontstaan van de aarde vond plaats tijdens de turbulente, jonge jaren van het zonnestelsel. Kleine objecten plakten aan elkaar tot grotere planeten, waaronder de onze. Vervolgens botste een planeet met het formaat van Mars op die proto-aarde, waarbij de maan ontstond. En toen teisterden brokstukken van die catastrofe nog een tijdlang onze planeet.
Maar daarna raakte het heelal wat buiten beeld en draaide het vooral om wat er hier op aarde gebeurde. De zwaarste materialen, voornamelijk zink en ijzer, zonken naar het binnenste van de aarde en vormden daar de kern, een dichte, hete bal metaal. Daaromheen zat de mantel, een duizenden kilometers dikke laag gesteenten die langzaam afkoelde. Ondertussen stegen lichte materialen, met veel silicium, naar het oppervlak om daar de aardkorst te vormen.
Alleen: is dat wel het hele verhaal? Niet volgens Chris Kirkland, aardwetenschapper aan de Curtinuniversiteit in het Australische Perth, en zijn collega’s. Zij halen tóch weer de sterrenkunde erbij – en wel sterrenkunde op behoorlijk grote schaal. Want nu gaat het niet meer alleen om wat er in het zonnestelsel allemaal op elkaar botst, maar moeten we ook uitzoomen tot de hele Melkweg: het geheel van honderden miljarden sterren waar de zon deel van uitmaakt.
Op ramkoers
In eerste benadering kun je die Melkweg voor je zien als een schijf van sterren, die allemaal in dezelfde richting rond het centrum bewegen, als auto’s op een rotonde. Zo ook de zon, die zo’n 200 miljoen jaar doet over één rondje.
Laten we nu wat meer detail toevoegen aan dit plaatje. De Melkweg is namelijk geen egale schijf, maar heeft een aantal spiraalarmen: een soort kromme tentakels die meer sterren bevatten dan de rest van de schijf. En die tentakels bewegen minder snel rond het centrum van de Melkweg dan de zon – waardoor de zon om de zoveel tijd zo’n arm inhaalt. Oftewel: door een gebied beweegt dat relatief dichtbevolkt met sterren is.
En wat voor gevolgen zou zo’n tochtje door een spiraalarm dan hebben voor onze planeet? Daar merkt vooral de Oortwolk wat van, een bolvormig reservoir van kometen dat het hele zonnestelsel omhult, ver voorbij de buitenste planeten. Door die grote afstand voelen die kometen relatief weinig van de zwaartekracht van de zon en kunnen ze dus vrij makkelijk uit hun baan getikt worden – bijvoorbeeld doordat het zonnestelsel tussen allerlei andere sterren door beweegt, terwijl het zich een weg baant door een spiraalarm.
Een deel van die kometen zou dan op een ramkoers met de aarde belanden, en daarop inslaan. “En als zo’n komeet de aarde raakt,” vertelt Kirkland, “zou dat een flink deel van de mantel doen smelten. Dat gesmolten materiaal zou dan naar het oppervlak stijgen en de zaadjes vormen voor continenten, die uiteindelijk boven de oceanen uit zouden steken.”
Groeispurten
Leuk bedacht – maar is er ook bewijs voor? Wat Kirkland en collega’s betreft wel. Zij keken naar zirkoon, een mineraal dat bestaat uit robuuste kristallen die miljarden jaren kunnen overleven in de aarde. Bovendien bevat zirkoon wat uranium, dat na verloop van tijd vervalt tot lood. Daardoor kun je aan een zirkoonkristal aflezen wanneer het is ontstaan. Een ander ingrediënt is het element hafnium, dat veel op zirkoon lijkt en daardoor makkelijk een plekje vindt in een zirkoonkristal. Uit dat element kun je aflezen wáár het kristal is gevormd: in de aardkorst of in de mantel.
Het mineraal zirkoon kan miljarden jaren blijven bestaan. Bovendien is eruit af te lezen waar en wanneer het ontstond. Dat maakt het tot een handig middel om de geschiedenis van onze planeet mee in kaart te brengen.
Beeld: Shutterstock
Door te kijken naar het hafnium in zirkoon, afkomstig uit extreem oude, stabiele stukken aardkorst, hebben Kirkland en zijn team nu weten vast te stellen dat de aardkorst elke 170 tot 200 miljoen jaar een tijdlang extra hard groeit. En die groeispurten zouden corresponderen met tochtjes van de aarde door Melkweg-spiraalarmen.
Of dat ook echt zo gegaan is, is natuurlijk niet ‘bewezen’ met één enkele studie. Sowieso is het erg moeilijk om te reconstrueren welke processen miljarden jaren geleden een hoofdrol speelden bij het vormgeven van onze planeet, zegt Kirkland. Toch lijkt het geen gek idee om daarbij niet alleen naar het inwendige van onze planeet te kijken, maar ook het ons omringende heelal mee te nemen.
Deze Far Out staat ook in KIJK 1/2023, via onderstaande knop te koop.
Je kan jouw keuzes op elk moment wijzigen door onderaan de site op "Cookie-instellingen" te klikken."
Bronnen: The Geological Society of America, Geology
Beeld: NASA/JPL-CALTECH/ESO/R. HURT