Wetenschap

Kateryna Frantseva onderzoekt ruimtepuin

Het regent asteroïden

Iedere dag worden de planeten in ons zonnestelsel gebombardeerd door ruimtestof, asteroïden en kometen. Maar wat dragen die nog meer met zich mee? En moeten we ons zorgen maken om deze inslagen?
Door Christien Boomsma

Eens in de zoveel tijd mag ze er eentje vasthouden: een zware klomp ijzer, miljarden jaren oud, die ooit het hart vormde van een asteroïde die door de ruimte buitelde. ‘Ze zijn echt zo ontzettend cool’, zegt Kateryna Frantseva, astronoom bij het Kapteyn Instituut.

Frantseva leent de stenen van het Universiteitsmuseum als ze een college over astrobiologie of planetologie geeft. Het heeft iets heel speciaals om een object aan te raken dat ouder is dan de aarde, zegt ze: deze brokken steen en ijs vervoeren mysteries – en leven – door het hele heelal.

Ze houdt zich al jaren bezig met het bestuderen van kometen en asteroïden. Maar al hun fascinerende en wonderlijke aspecten worden gereduceerd tot stipjes op haar computerscherm, of tot brokjes informatie over hun massa, snelheid en samenstelling. Ze is een simulatie-expert, en ze probeert vast te stellen welke rol asteroïden en kometen hebben bij het afzetten van bepaalde stoffen die essentieel zijn voor het creëren van leven.

Organische bestanddelen

‘We weten dat deze stenen die door de ruimte vliegen water bevatten en organische bestanddelen’, zegt Frantseva. ‘En we weten ook dat ze van tijd tot tijd inslaan op planeten. Maar wat we niet weten is hoe vaak dat gebeurt, of hoe belangrijk ze nu werkelijk zijn voor het verrijken van de oppervlakte van planeten.’ Die informatie is van belang om te weten of leven elders mogelijk is.

Vrijdag ontvangt Frantseva haar doctoraat voor haar onderzoek naar de gevolgen van inslagen van kometen en asteroïden op Mars, Mercurius en een afgelegen sterrenstelsel dat HR8799 heet. HR8799 is 129 lichtjaar verwijderd van de aarde en is te zien in het sterrenbeeld Pegasus, dat vier enorme planeten bevat, elk negen keer groter dan Jupiter.

We weten niet hoe belangrijk deze stenen zijn voor het verrijken van de oppervlakte van planeten

‘Er is veel onderzoek gedaan in het kader van de zoektocht naar leven op Mars’, zegt Frantseva. ‘Eerst waren er de Viking-missies in de jaren zeventig; recenter had je de missies van de Curiosity Mars Rover om bodemmonsters te verzamelen. Maar we hebben nooit enig organische materialen gevonden op de oppervlakte van Mars.’

De enige vondst die wel organisch materiaal bevatte, was een steen van zo’n 3,5 miljard jaar oud. Dus de vraag was: hoe is dat mogelijk? Waarom is organisch materiaal zo moeilijk te vinden?

En dan was er nog Mercurius, waar het ruimtevaartuig Messenger in de donkere kraters aan de oppervlakte iets vond dat vreemd genoeg vrijwel zeker water is. ‘Het is heel interessant, omdat Mercurius zo dicht bij de zon is.’

Computermodellen

Om meer te weten te komen, ontwikkelde Frantseva uitgebreide computermodellen met daarin informatie over alle 700.000 asteroïden die tot nu toe zijn ontdekt. Ze voegde data toe over vierduizend kometen en kloonde die elk vijfduizend keer, om te compenseren voor de duizenden tot nog toe onontdekte kometen. En ze voerde de massa in van de zon en de planeten.

Het is één ding om te weten waar ruimterotsen uit bestaan – de volgende stap is om te berekenen hoe de zwaartekracht van de zon en de planeten hun baan beïnvloedt. Tot slot liet ze een cluster computers op Zernike – die gezamenlijk Peregrine heten – een paar weken nadenken over haar dataset.

‘Iedere tien miljoen jaar wordt Mars ongeveer veertig keer geraakt door asteroïden. Die zijn ergens tussen de tientallen meters tot een paar kilometers in diameter.’ De inslag van zo’n groot object zou het leven op aarde vernietigen.

De straling van de zon vernietigt mogelijk organisch materiaal op Mars

Al deze inslagen laten zo’n acht vrachtwagens aan organisch materiaal op de oppervlakte van de planeet achter. Het meeste ervan – ongeveer 67 procent – is afkomstig van ruimtestof. Asteroïden zijn verantwoordelijk voor nog eens 26 procent en kometen voor de resterende 7 procent. ‘Dus dat is duidelijk een niet-verwaarloosbare hoeveelheid’, zegt Frantseva.

Het feit dat geen enkele Mars-rover ooit organisch materiaal heeft gevonden, heeft waarschijnlijk te maken met de ijle atmosfeer op de rode planeet. ‘Het is heel goed mogelijk dat de ultraviolette straling van de zon het materiaal vernietigt, waardoor het zich niet opstapelt aan de oppervlakte.’

Het water dat op Mercurius is gevonden, kan ook verklaard worden door de inslag van stof, asteroïden en kometen. Ruim 90 procent ervan is afkomstig van ruimtestof en slechts 10 procent van kometen en asteroïden.

Meteorietenregen

Volgens Frantseva’s onderzoek worden de gasreuzen in het verre exoplanetaire stelsel HR8799 ook regelmatig gebombardeerd – en verrijkt – door gesteente uit de ruimte. ‘Dit soort inslagen komt voortdurend voor’, zegt Frantseva. ‘Ook op aarde. Soms zien we meteorietenregens, maar doorgaans valt het ons niet op dat er ruimtestof in de dampkring verbrandt of in zee valt.’

Maar heel af en toe is er een grotere inslag. Elke honderd miljoen jaar valt een asteroïde van zo’n tien kilometer doorsnee op aarde neer. De laatste doodde de dinosaurussen.

Frantseva glimlacht: ‘De inslag was zo hevig, dat hij waarschijnlijk stukken van de aarde de ruimte in wierp. Je zou zelf kunnen uitrekenen waar die nu zijn. En heel misschien bevatte een van die stukken bacteriën of een paar microbes, en sloeg hij uiteindelijk in op een andere planeet heel ver weg.’

Misschien sloeg een stukje van de aarde met daarop bacteriën of microbes uiteindelijk wel in op een andere planeet

Kleine inslagen komen vaker voor op aarde. Grofweg elke tienduizend jaar vallen er kleinere objecten – van meer dan 140 meter doorsnee – neer. ‘Als een steen van zo’n formaat op bewoond gebied terecht komt richt dat in een hele regio onvoorstelbare schade aan. En als hij in zee belandt, kan hij een enorme tsunami veroorzaken.’

En de ‘minuscule’ stenen slaan nog veel vaker in. Ze zijn niet groot genoeg om de beschaving uit te wissen, maar ze kunnen wel veel schade veroorzaken. ‘Lang verhaal kort: ik zou niet willen zeggen dat we ons zorgen moeten maken, maar we moeten absoluut voorbereid zijn.’

Animatie boven is gemaakt op basis van de omslagillustratie van het proefschrift getekend door Marysya Rudska (marysya.com).
De geanimeerde infographics zijn op basis van werk van Nickolas Oberg.

English