Meteorieten onder de microscoop

Het bestuderen van het gesteente van meteorieten onder een geologische microscoop heeft niet alleen een esthetische waarde. De mineralen en structuren in het gesteente geven vooral waardevolle inzichten in de geologische diversiteit van hemellichamen in het zonnestelsel. En dáár liggen ook bijzondere kansen voor de amateur.

De estetische waarde van slijpplaatjes onder een petrologische microscoop. Dankzij gepolariseerd licht lichten mineralen op in markante kleuren. Hier zien we een traliechondrule met aan de rechterkant beginnende metamorfose (Koolstofhoudende chondriet NWA 7265). Werkelijk afmeting 1,12 mm bij 0,75 mm. (Foto: Zenit/Gert Jan Netjes)
Traliechondrule met beginnende metamorfose (rechtsonder). Dankzij gepolariseerd licht lichten mineralen op in markante kleuren. Werkelijk afmeting 1,12 mm bij 0,75 mm. (Foto: Zenit/Gert Jan Netjes)

Eén manier waarmee je de diversiteit van de verschillende soorten meteorieten kunt ontdekken is onder een petrologische microscoop. Stukjes meteoriet worden hiervoor geslepen tot dunne transparante plakjes steen, zogenaamde slijpplaatjes, die met een petrologische microscoop bekeken worden. Als gepolariseerd licht door het slijpplaatje valt, wordt het witte licht door de mineralen op zo’n kenmerkende manier beïnvloed dat je uit de kakofonie van kleuren kunt bepalen wat voor soort mineralen de meteoriet is opgebouwd. Uit het totaal van dat kleurrijke beeld kun je vervolgens afleiden welke meteorietsoort het is, en met wat geluk waar het fragment mogelijk vandaan kwam.

Wat is een petrologische microscoop?

Het belangrijkste verschil tussen een petrologische microscoop en de standaard (biologische) microscoop is dat het licht dat door het te bestuderen object valt, is gepolariseerd. Om het licht te polariseren zit er tussen de lichtbron en het object een filter, de polarisator, dat alleen lichtgolven doorlaat die in een bepaalde richting trillen. Ongepolariseerd licht trilt willekeurig in alle richtingen loodrecht op de voortplantingsrichting van het licht. Boven het object zit een tweede filter, de analysator. Beide (polarisatie)filters staan haaks op elkaar waardoor er geen licht door kan vallen. Aanvankelijk is het beeld dus zwart. Plaats je vervolgens een slijpplaatje (een dun geslepen preparaat van bijvoorbeeld het meteoriet) tussen de beide filters, dan verandert de polarisatie van het licht (trillingsrichting) door de mineralen van het gesteente waar de meteoriet uit bestaat. Dit wordt zichtbaar als een verkleuring van het mineraal in een van de kleuren van de regenboog. De verandering in polarisatie is het gevolg van het kristalrooster van de mineralen. De dikte van het slijpplaatje beïnvloedt de mate van polarisatie (dubbelbreking) en is daarom gestandaardiseerd op 30 μm. Verder bepaalt de hoek waaronder het gepolariseerde licht door het kristalrooster valt ook de mate van polarisatie. De microscoop is hiervoor uitgerust met een draaibare objecttafel waarmee je het slijpplaatje ten opzichte van de twee filters draait. Hierdoor verschieten de mineralen in het slijpplaatje van kleur, een eigenschap die helpt in de determinatie van het gesteente.

Wat zie je onder een microscoop?

Mineralen zijn onder een petrologische microscoop niet heel eenvoudig te determineren. Men denkt vaak dat de kleur bepaald wordt door een mineraal, maar helaas is het in werkelijkheid complexer. Voor het bepalen van een mineraal moeten zeven stappen doorlopen worden en de uitkomst daarvan bepaald welk mineraal het is. Op Aarde komen ongeveer 5000 mineralen voor terwijl er in meteorieten maar een kleine 200 aangetroffen worden, waarvan er 190 uiterst zeldzaam zijn. Een onderzoeker van buitenaards gesteente heeft het dus veel makkelijker dan zijn aardse collega.

De informatie die je uit een slijpplaatje haalt met een petrografische microscoop. (A) en (B) zelfde deel van een slijpplaatje, (A) zonder polarisatie filter = werkelijke kleuren, (B) met polarisatie filter waardoor de interferentie kleuren dichtbaar worden. Aan de hand van deze kleuren kan bepaald worden welke mineralen te zien zijn. (C) en (D) geven wederom hetzelfde deel weer van een slijpplaatje, dit keer met polarisatie filter bij verdraaien van de objecttafel. De kleur van de baan in het midden van het kristal veranderd door de verdraaiing van lichtgrijs naar zwart. Werkelijke afmetingen van het beeldveld in elk van de foto’s is 2,25 mm bij 1,5 mm. (Foto: Zenit/Gert Jan Netjes)
De informatie die je uit een slijpplaatje haalt met een petrografische microscoop. (A) en (B) zelfde deel van een slijpplaatje, (A) zonder polarisatie filter = werkelijke kleuren, (B) met polarisatie filter waardoor de interferentie kleuren dichtbaar worden. Aan de hand van deze kleuren kan bepaald worden welke mineralen te zien zijn. (C) en (D) geven wederom hetzelfde deel weer van een slijpplaatje, dit keer met polarisatie filter bij verdraaien van de objecttafel. De kleur van de baan in het midden van het kristal veranderd door de verdraaiing van lichtgrijs naar zwart. Werkelijke afmetingen van het beeldveld in elk van de foto’s is 2,25 mm bij 1,5 mm. (Foto: Zenit/Gert Jan Netjes)

Onder de microscoop worden de processen die invloed hadden op het hemellichaam van de meteoriet ook goed zichtbaar. Kleine botsingen tussen de planetoïden geven scheurtjes in de kristallen, grote botsingen zorgen voor smeltaders van glas. Zijn de planetoïden na een botsing weer samen geklonterd tot een geheel dan heeft die een duidelijke brecciestructuur die herkenbaar is door de versplinterde kristallen. Daarnaast zijn de gevolgen van aardse verwering goed te zien. Binnendringend vocht (zelfs in de woestijn) en de blootstelling aan de atmosfeer zorgen voor de aantasting van de mineralen in een meteoriet.

Verzamelingen

Het internationale meteorietonderzoek heeft veel baat gehad van de grote international meteorietcollecties, en de zoektochten die nog altijd plaatsvinden in afgelegen gebieden zoals Antarctica. Dergelijke omvangrijke collecties zijn nodig om de overenkomstige kenmerken te vinden waarmee je een meteoriet kunt scharen in de verschillende ondersoorten van de meteorietentaxonomie. Het meteorietonderzoek lijkt in sommige opzichten nog sterk op de taxonomische aanpak in de wetenschap van de achttiende eeuw. Het draait om verzamelen, inventariseren, karakteriseren en kijken waar een meteoriet in het grotere verhaal past. Voor amateurs bestaan er daarom ook mogelijkheden om op deze manier met meteorietonderzoek aan de slag te gaan.

Mogelijkheden voor amateurs

Slijpplaatjes beslaan slechts enkele vierkante centimeters en hierdoor legt elk slijpplaatje een ander deel van een meteoriet bloot. Zodoende kan een slijpplaatje van dezelfde meteoriet(soort) heel nieuwe kenmerken van die soort aan het licht brengen. Daarnaast vallen er nog altijd nieuwe meteorieten en gaan er meteorieten uit afgelegen gebieden (denk aan Noord-West Afrika) vaak zonder classificatie door het leven. Dit is een niche waar amateuronderzoek aan classificaties mogelijk is. Zo zijn nog niet alle subklassen van de chondrieten herkend, al zouden die er wel moeten zijn. Er zijn voorbeelden van amateurs die zo een bijdrage leveren aan het meteorietonderzoek. In 2010 kwam de Franse amateur Fabien Kuntz een wat vreemde meteoriet tegen. Na jaren van onderzoek bleek dit zelfs een geheel nieuwe chondriet klasse te zijn, een F-chondriet, die al in 1977 was voorspeld in een model voor het ontstaan en de evolutie van het zonnestelsel.

Benodigdheden

Het is mogelijke om een (biologische) microscoop om te bouwen tot een eenvoudige petrologische microscoop. Dit kan bijvoorbeeld al met de filters uit een 3D-bioscoopbril die je voor de lamp en voor het oculair plaatst. Wil je jezelf verder in deze studie gaan verdiepen, dan is het investeren in een petrologische microscoop een pré. De prijzen daarvan zijn vergelijkbaar met die een telescoop, variërend van enkele honderden euro’s tot ver in de duizenden. Het zelf maken van slijpplaatjes vergt veel ervaring en oefening, maar ze kunnen ook via internet worden gevonden en worden aangekocht. Afhankelijk van de meteorietsoort zijn ze al verkrijgbaar vanaf 50 euro. Wie zich wilt verdiepen in de theorie en het gebruik van de petrologische microscoop kan terecht bij enkele landelijke petrologische werkgroepen die slijpplaatjes van aards gesteente bestuderen. Met die kennis is het vervolgens mogelijk om op vergelijkbare wijze het gesteente van meteorieten te bekijken. Het zonnestelsel gezien door een petrologische microscoop is dan ook een mooie cross-over van de geologie en astronomie.

Meer achtergrondinformatie en slijpplaatjes:

Lees verder:


Dit artikel is met toestemming overgenomen en gebasseerd op: Gert Jan Netjes & Sebastiaan de Vet (2016) Astronomie door de microscoop, Zenit, september, p.28-31.