Capsule Hayabusa 2 trekt als vuurbol over Australië en bezorgt kostbare lading planetoïdekruimels

Afgelopen zaterdagavond tijdens pakjesavond trok de terugkeercapsule van de Hayabusa 2 missie als een vuurbol door de lucht boven Australië. De capsule koerste naar een veilige landing in het woestijngebied van de Woomera Test Range. Aan boord bevonden zich de kostbare kruimels van planetoïde Ryugu die de satelliet eerder in 2019 op de koolstofplanetoïde had opgeraapt.

Hayabusa 2 is een satellietmissie van de Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA die planetoïde Ryugu heeft bestudeerd en monsters moest terugbrengen naar de aarde. Op 21 februari 2019 en 11 juli 2019 verzamelde de satelliet succesvol materiaal aan het oppervlak en net onder het oppervlak van de koolstofplanetoïde. Na het afronden van de wetenschappelijke fase van de missie, begon de satelliet in november 2019 aan de terugreis naar aarde. Op 5 december 2020 rond 18:28 uur Nederlandse tijd dook de terugkeercapsule met het bemonsterde materiaal de atmosfeer binnen, nadat het eerder die dag was afgeworpen door de Hayabuse 2 satelliet. Verschillende camera’s van het grondteam slaagden erin om de vuurbol vast te leggen en te volgen. In de onderstaande video is goed de snelheid, helderheid en atmosferische vertraging te zien.

Na het uitdoven van de vuurbol viel de capsule naar de boogde landingszone binnen de Woomera Test Range (Woomera Prohibited Area). Dankzij het radiobaken kon een netwerk van radiostations de positie van de capsule peilen, om vast te stellen waar de capsule omstreeks 18:54 uur Nederlandse tijd aan zijn parachute is geland. Aan boord van een helikopter slaagde het bergingsteam er vervolgens in om na anderhalf uur vliegtijd en zoekwerk rond 20:47 uur Nederlandse tijd de capsule te vinden.

De capsule gezien vanuit de helikopter door het bergingsteam. Credits: JAXA/Collection team M

De berging werd uitgevoerd door technici in pakken die weg hebben van dat van bomexperts, vanwege de pyrotechnische ladingen die gebruikt zijn om de capsule van de satelliet te scheiden. De capsule is daarna verpakt om per helikopter naar de Quick Look Facility in Australië te vliegen, waarna het afreist naar Japan. Eenmaal daar aangekomen zal het planetoïdegruis verder worden bestudeerd en uiteindelijk zal het materiaal worden gedistribueerd onder verschillende onderzoeksteams.

De bovenstaande foto’s tonen de geringe afmetingen van de capsule , maar dat maakt de landing niet minder kostbaar of indrukwekkend. Het oppervlaktegruis moet onderzoekers nieuwe inzichten geven in de complexe chemie en de rol van water op het soort koolstofplanetoïden als 167123 Ryugu.

Interesse in oppervlaktegruis

Ook Nederlandse onderzoekers zijn benieuwd naar het materiaal dat Hayabusa 2 op de planetoïde Ryugu heeft verzameld. Ze denken namelijk dat er overeenkomsten kunnen zijn met bepaalde soorten meteorieten, op grond van hun studie mogelijk ook de Nederlandse Diepenveen meteoriet. Deze meteoriet werd met hulp van leden van de Werkgroep Meteoren in 2012 herontdekt en in de jaren daarna uitvoerig onderzocht.

Zo is te lezen in het webartikel van Naturalis naar aanleiding van de wetenschappelijke publicatie over Diepenveen: “De eigenschappen van de Diepenveen zette de onderzoekers op het spoor van planetoïden die kunnen lijken op de ruimterots waarvan Diepenveen ooit afbrak. Ze vonden er een door te kijken hoe zonlicht weerkaatst wordt door vergruisde oppervlakken. Het reflectiespectrum van de Diepenveen lijkt op dat van de koolstofrijke planetoïde Ryugu, een ruimterots van ongeveer een kilometer doorsnee waarop de Japanse ruimtesonde Hayabusa 2 op 21 februari 2019 is geland. ‘Hier op aarde kun je gesteente vaak in context beter begrijpen, maar dat is met een steenmeteoriet uit het zonnestelsel een stuk lastiger. Ruimtemissies kunnen dus uitkomst bieden,’ licht Naturalis-onderzoeker en mede-auteur Sebastiaan de Vet toe. Mogelijk bestaat een deel van het oppervlak van Ryugu dus uit materiaal dat vergelijkbaar is met de Diepenveen-meteoriet. ‘Overeenkomsten tussen meteorieten en planetoïden zijn vrij zeldzaam, dus als Hayabusa 2 in 2020 naar de aarde terugkomt met kleine gesteentemonsters is het spannend om het materiaal met Diepenveen te kunnen vergelijken,’ voegt Leo Kriegsman toe, die als Naturalisonderzoeker ook meewerkte aan de studie. De Diepenveen kan op deze manier mogelijk nieuwe aanwijzingen geven over de bouwstenen en de processen die hebben bijgedragen aan het ontstaan van rotsplaneten en misschien zelfs aan het leven op onze planeet.” (bron: Naturalis.nl)

Na succes nieuwe avonturen voor Hayabusa 2

De missie van Hayabusa 2 is na de succesvolle landing nog niet ten einde. Na het afwerpen van de capsule werd de satelliet gebruikt om de re-entry vast te leggen. Inmiddels koerst de satelliet door voor een nieuwe missie van ruim 10 jaar naar twee andere planetoïden, waaronder 1998 KY26 een sneldraaiende planetoïde. In de onderstaande video geeft JAXA uitleg over de missie.

Goed jaar voor Geminiden: veel vallende sterren aan de nachtelijke hemel op 13/14 december 2020

Op 13/14 december zijn de meteoren van de Geminiden weer zichtbaar. In de nacht van zondag op maandag tientallen ‘vallende sterren’ per uur te zien. Net als de Perseïden in augustus, is dit een meteorenzwerm die bij helder weer door iedereen goed kan worden waargenomen. Dit jaar is er geen storend maanlicht en zie je meer meteoren dan gebruikelijk. Vanaf een donkere plek buiten de stad met vrij zicht op de hele sterrenhemel tel je er mogelijk tot wel 90 per uur.

Wat kun je verwachten?

In de nacht van zondag 13 op maandag 14 december zijn bij helder weer enkele tientallen meteoren (‘vallende sterren’) per uur te zien. De meteoren lijken te komen vanuit het sterrenbeeld Tweelingen (‘Gemini’) dat begin van de avond al boven de horizon staat. De maan stoort dit jaar niet, zodat de meteoren goed opvallen tegen de hemelachtergrond. Het maximum van de zwerm wordt rond 02:00 uur ‘s nachts Nederlandse tijd verwacht (bron: IMO). Doordat het maximum enkele uren duurt, kun je de hele avond en nacht meteoren zien. De meeste meteoren tel je in de uren ná middernacht.

Compilatie van meerdere Geminiden in 2015. De compilatiefoto met 19 meteoren is gemaakt met enkele foto’s die genomen zijn vanaf Tenerife op 2.100 meter hoogte. Onderaan deze pagina vind je links naar onze pagina met tips om zelf ook indrukwekkende meteorenfoto’s te kunnen maken. Foto © Roy Keeris.

Kort lesje meteorenkijken

Meteorenkijken is makkelijk. Kleed je warm aan, neem een aantal dekens of goede winterslaapzak mee, zoek een geschikte plek met vrij zicht en zo min mogelijk lichtvervuiling en kijk (met pauzes) een uur of langer omhoog. Je hebt geen telescoop nodig, maar een ligstoel bijvoorbeeld is wel handig. Aangezien meteoren overal aan de hemel verschijnen, hoef je niet in een specifieke richting te kijken. Je kunt natuurlijk op meerdere manieren meteoren waarnemen tijdens deze meteorenzwerm. Onderaan dit artikel vind je een aantal links naar bruikbare tips voor het waarnemen van meteoren met het blote oog, het maken van foto’s, en de mogelijkheden om meteoren met video of radio waar te nemen.

Wat bepaalt hoeveel meteoren je kunt zien?

De Geminiden is één van de actiefste meteorenzwermen van het jaar. Hoeveel meteoren je precies ziet varieert, en hangt van een aantal factoren af. De maximale activiteit van de zwerm ligt onder perfecte omstandigheden rond de 150 meteoren per uur (bron: IMO). Dat is de waarde die je in veel tabelletjes en lijstjes tegenkomt. Zoveel zien we er echter nooit. Het aantal meteoren dat je kunt zien, wordt namelijk bepaald door drie dingen: het tijdstip waarop je kijkt, hoe donker het is waar je kijkt, en hoeveel je kunt zien van de hemel.

Ga allereerst op het juiste tijdstip naar buiten, want dat bepaalt hoe hoog de radiant (het punt waar de meteoren vandaan lijken te komen) aan de hemel staat. Net na zonsondergang aan het begin van de avond staat de radiant laag aan de horizon en zie je nog weinig meteoren. Het aantal loopt op naarmate de avond en nacht vordert en het sterrenbeeld Tweelingen hoger aan de hemel staat. De periode waarin de meeste Geminiden per uur zichtbaar zijn, ligt tussen middernacht en zonsopkomst.

Hoeveel tel je er? Het tijdstip waarop je kijkt (links) bepaalt de hoogte van de radiant en daarmee het aantal meteoren dat je per uur ziet. De duisternis, of beter gezegt de mate van lichtvervuiling (midden), én de hoeveelheid vrij zicht op de hemel (rechts) bepalen samen hoeveel er van het aantal zichtbare meteoren overblijven. Klik op de afbeelding voor meer uitleg.

De beste kans maak je als je een donkere plek opzoekt om naar meteoren te kijken; hoe donkerder hoe beter. Op lightpollutionmap.info kun je kijken waar je een geschikte donkere plek bij jou in de buurt te vindt.

En als laatst: hoe meer je van de sterrenhemel boven je ziet, zonder bomen, gebouwen of bewolking, hoe meer meteoren je zult zien. Als je rekening houdt met deze drie dingen (tijdstip, duisternis en hemelzichtbaarheid), dan kun je in de nacht van 13/14 december enkele tientallen meteoren per uur waarnemen. De oplettende ervaren waarnemer zou er dan rond de 80-90 per uur kunnen zien, maar het aantal meteoren zal voor veel mensen wat lager uitvallen. Vooral in en rond de grote steden zal dit lager liggen door lichtvervuiling en beperkter zicht op de sterrenhemel.

Tegenvallende weersomstandigheden?

Wat als het niet helder is? Probeer dan in de nachten vóór en ná de maximumnacht naar boven te kijken. Je kunt in de nachten van 12/13 en 14/15 december ook meteoren zien, al zijn het er dan een stuk minder dan tijdens de maximumnacht van 13 op 14 december.

Gruis van een rotskomeet

De meteoren die we op 13/14 december zien, ontstaan als stofdeeltjes uit de ruimte met grote snelheid onze atmosfeer binnendringen. Door de snelheid waarmee de aarde EN de stofdeeltjes door de ruimte bewegen, vliegen de Geminiden met snelheden van 35 km/s op 100-120 km hoogte door de atmosfeer. De botsingen van de stofdeeltjes met de luchtmoleculen en de verhitting van de lucht rond een stofdeeltje, zorgen voor het ontstaan van het lichtverschijnsel dat wij zien als een meteoor.

De stofdeeltjes van de Geminiden zijn afkomstig van de opmerkelijke planetoïde 3200 Phaethon die soms komeetachtige trekjes vertoont. Dit object is ruim 5 km groot en draait in iets meer dan 523 dagen in een baan om de zon. Het heeft tijdens eerdere omlopen een stofspoor achtergelaten waar de aarde elk jaar rond 14 december doorheen beweegt. Wie zich afvraagt hoe de ‘rotskomeet’ 3200 Phaethon eruitziet, kan met de 3D-printer zelfs een schaalmodel printen (klik hier om een 3D-modelbestand te downloaden).

LINKS NAAR MEER ACHTERGRONDINFORMATIE:

Lichtende nachtwolken en meteoren, verlichters van de zomernacht

Reikhalzend kijken de kenners in juni en juli iedere heldere avond uit of ze er ook zijn, de ‘lichtende nachtwolken’. De blauwwitte, zilverachtige wolken vertonen soms fraaie golfstructuren en bieden door hun vorm en kleur iets dat de ‘gewone’ wolken in de lagere atmosfeer niet bezitten. Dit seizoen zijn ze ongekend actief. Nachtwolkwaarnemer en luchtvaartmeteoroloog Jacob Kuiper geeft in deze longread een analyse waarom 2019 dé grote kaskraker van de afgelopen jaren lijkt te worden.

Buiten een relatief kleine waarnemersgroep om,  zijn de meeste mensen doorgaans niet of nauwelijks op de hoogte van het bestaan van dit soort wolken. Dat de lichtende nachtwolken niet bij het brede publiek bekend zijn is logisch, want in een gemiddeld zomerseizoen komen ze vaak maar op 2 tot 5 late avonden en/of vroege ochtenden voor. Meestal bevinden ze zich dan ook nog vrij laag boven de noordelijke horizon waar andere objecten ze gemakkelijk aan het zicht kunnen onttrekken. Toch raakt het grote publiek de laatste jaren meer en meer bekend met het verschijnsel. De sterk toegenomen ‘camera-dichtheid’ onder de mensen en het relatief vaak verschijnen van deze bijzondere wolken heeft de onbekendheid teruggedrongen. De weerpresentatoren tonen met enige regelmaat nu op televisie de fraaie wolkenformaties, wat sterk bijdraagt aan de bekendheid van het fenomeen. Maar wat weten we nu eigenlijk over deze wolken? Hoe ontstaan ze en komen ze steeds vaker voor?

Lichtende nachtwolken op 13 juni 2019, omstreeks 00:03 vanuit Steenwijk. Foto: Jacob Kuiper

Stof en ijs vormen spiegeltjes

Lichtende nachtwolken bevinden zich op zeer grote hoogte in de atmosfeer. In de onderste 10 tot 15 kilometer van de dampkring, de troposfeer, vinden we de wolken die we dagelijks meemaken. In de laag daarboven, de stratosfeer, is het droog en vormen zich nauwelijks wolken. In de winter kunnen er in de stratosfeer op heel zeldzame momenten tussen 20 en 30 kilometer hoogte bij zeer lage temperaturen de zogenaamde parelmoerwolken ontstaan. In de nog hoger gelegen atmosfeerlaag, de mesosfeer, is eigenlijk ook te weinig waterdamp aanwezig om wolken te vormen. In het zomerseizoen ontstaan op hoge noordelijke breedte in de mesosfeer echter verticaal omhoog gerichte bewegingen die de ijle atmosfeer laten afkoelen. De afkoeling is aan de top van die laag, bij de zogeheten mesopauze, toch sterk genoeg om waterdamp te laten sublimeren tot ijskristalletjes. De temperatuur waarbij dat proces goed op gang komt ligt dan al rond de min 120 graden Celsius. De ijskristalletjes zetten zich graag af op minieme stofdeeltjes. Die stofdeeltjes zijn er op die hoogte, rond 80 tot 85 kilometer, in ruime mate voorhanden. Het zijn de resten van meteoren die al iets hoger in de atmosfeer uiteenvallen door de wrijving met de luchtmoleculen. De asresten van de meteoroïden zijn microscopisch klein en blijven lange tijd zweven op die grote hoogte. Juist rond de mesopauze zijn de meteoorresten dan een mooie basis om te berijpen. De berijpte deeltjes zijn dan zo groot dat ze het zonlicht kunnen weerkaatsen en als spiegeltjes gaan fungeren. De diameter van de afzonderlijke stofjes blijft echter superklein, vaak niet groter dan 1 tienmiljoenste meter. Dat weerkaatste zonlicht is daardoor erg zwak, zo zwak dat de berijpte stofjes pas zichtbaar worden als de hoeveelheid weerkaatst  licht  dat van de helderheid van de normale hemelachtergrond overtreft. Het duurt daarom in onze streken vaak minstens tot  vijf kwartier na zonsondergang (of tot maximaal 5 kwartier voor zonopkomst) dat de wolken zichtbaar worden.

Kijken naar Noorwegen en Zweden

Vanwege hun verschijningsmoment worden ze daarom nachtwolken genoemd, hoewel er in de zomer eigenlijk op onze breedte alleen maar sprake is van diepe schemering ( de ‘grijze’ nachten). Juist door dat feit, te danken aan de zon die niet zo heel ver onder de horizon staat, is het recept voor lichtende nachtwolken compleet. De stofdeeltjeshoogte op 85 kilometer verblijven op deze noordelijke breedte nog langer in de zon en kaatsen daardoor het licht ook naar onze positie in de schemering. Rond half twee in de nacht staat de zon het verst onder onze horizon en komt ook een groot deel van de nachtwolken even in het donker. In de aardschaduw is er dan geen mogelijkheid meer om zonlicht te weerkaatsen. Alleen berijpte stofdeeltjes die op zeer noordelijke breedte zweven, bijvoorbeeld boven midden Noorwegen, blijven de hele nacht in het zonlicht. Vanuit ons land zijn die zeer noordelijke wolken soms nog te zien, maar ze bevinden zich zeer laag boven de noordelijke horizon, soms niet hoger dan 1 graad aan de hemel. Het is wel bijzonder om dan in feite wolken te zien die zich op meer dan 1000 kilometer afstand van jou bevinden, ergens ver boven Noorwegen of Zweden.

1885

Het optreden van lichtende nachtwolken wordt al meer dan 100 jaar nauwkeurig bijgehouden. De allereerste meldingen komen uit 1885. Dat wil niet zeggen dat ze daarvoor nooit zijn gezien, maar er bestaan geen goede waarnemingsgegevens van. Wat opvalt, is dat er een sterke schommeling is in het aantal opgetreden situaties door de jaren heen. Het blijkt dat er ook een 11-jarige cyclus in is te ontdekken. De activiteitscyclus van de zon heeft invloed op het temperatuursverloop (verminderde kans op extreem lage waarden) in de mesosfeer en op de hoeveelheid ultraviolette straling. Die UV-straling is voor een deel verantwoordelijk voor het uiteenvallen van waterdampmoleculen in zijn afzonderlijke elementen. Beide effecten leveren tijdens een zonne(vlekken)maximum dus indirect een verlaagde kans op rijpvorming op de meteoorresten. In de jaren rond het zonnevlekkenminimum lijkt het aantal waarnemingen van lichtende nachtwolken dus gemiddeld hoger te liggen.

Lichtende nachtwolken op 21 juni omstreeks 23:21, gezien vanuit Steenwijk. Foto: Jacob Kuiper

Rol van methaan?

In de laatste decennia lijkt er echter een toename in de hoeveelheid polaire mesosfeerwolken, zoals de wetenschap deze wolken meestal noemt,  te constateren. Mogelijk wordt vanuit de lagere atmosfeer meer waterdamp naar de mesosfeer gevoerd, waardoor de kans op rijpvorming op de meteoroïderestanten toeneemt. Een van de mogelijkheden om meer water(damp) in de hogere atmosfeer te krijgen, biedt het broeikasgas methaan. De concentratie methaan in de troposfeer neemt de laatste decennia toe (o.a. door verhoogde uitstoot/aanmaak door landbouw en veeteelt en permafrostsmelt in de toendra’s). Dat opstijgende methaan kan op grote hoogte in de atmosfeer chemisch reageren met andere stoffen en onder invloed van sterke UV-straling van de zon uiteenvallen, waarbij dan water vrijkomt. Het onderzoek naar de toenemende concentratie waterdamp in de mesosfeer is nog erg jong en veel zaken zijn nog niet bekend. Door de veranderende samenstelling van gasconcentraties zijn de mogelijkheden om rijp op de het meteoorstof te laten groeien wellicht steeds gunstiger. De wijzigende frequentie en de mate waarin polaire mesosfeerwolken voorkomen, kan dus een aanwijzing zijn dat ook in de hoogste delen van de dampkring nieuwe evenwichten worden opgezocht.

De kaskraker van seizoen 2019

Met de 11-jarige zonneactiviteit nu zo ongeveer op het laagst, heeft het lichtende- nachtwolkenseizoen 2019 zich niet onbetuigd gelaten. Met de AIM-satelliet, speciaal aan het werk om polaire mesosfeerwolken in kaart te brengen, werden de eerste wolken waargenomen op 22 mei en dat is bijzonder vroeg. De concentratie polaire mesosfeerwolken nam daarna snel toe en reikte tot breedtegraden waar ze normaal niet of nauwelijks worden gezien. Vanuit Nederland en België werden de laatste weken vrijwel iedere heldere avond/nacht lichtende nachtwolken waargenomen. Dat is bijzonder en levert een verschijningsfrequentie die vele malen hoger ligt vergeleken met ‘magere’ jaren. Culminatie in het huidige nachtwolkenseizoen was de topdisplay op de late avond van 21 juni 2019. Rond 23.00 uur was de hemel in onze streken voor meer dan 80% bedekt met lichtende nachtwolken. Als groot liefhebber van het fenomeen, doe ik al sinds 1983 waarnemingen. Iedere heldere weersituatie in de zomernachten wordt geturfd of ze er wel of niet waren. De grote hoeveelheid verschijningen in dit seizoen zijn wat dat betreft al historisch. De uitgebreidheid waarmee het verschijnsel op 21 juni te zien was, brak de recordverschijning die op 2 juli 2008 in de vroege ochtend zichtbaar was. Ook andere nachtwolken-waarnemers die al meerdere decennia het verschijnsel bijhouden, spreken van een absolute topper in deze toevallig kortste nacht van het jaar.

Polaire mesosfeerwolken AIM satelliet 16 juni 2019 Foto: NASA.

Deel jouw foto’s

Heb je ook lichtende nachtwolken gezien? Deel je foto’s online op sociale media met de hashtag #lichtendenachtwolken en tag de Werkgroep Meteoren. We zijn te vinden op Twitter én op Instagram. Voor meer foto’s van lichtende nachtwolken kun je ook terecht op de Instagram van de KNVWS.


Tekstbijdrage: Jacob Kuiper, luchtvaartmeteoroloog bij het KNMI, tevens bestuurslid van de KNVWS en al jaren lid van de Werkgroep Meteoren.

De vergeten Nederlandse bijdrage aan de eerste interpretaties van Meteor Crater in Arizona

Door: John W.M. Jagt

Op het Colorado Plateau in de Amerikaanse staat Arizona ligt Meteor Crater, wereldwijd een van de meest bekende inslagkraters. Veel minder bekend is dat de Nederlander Marten Edsge Mulder, een professor in de oogheelkunde in Groningen, met zijn onderzoek aan het begin van twintigste eeuw aan de wieg stond van de huidige inzichten over de inslagprocessen die dit soort kraters vormen.

Professor Grzegorz Racki (Faculteit Aardwetenschappen van de Universiteit van Silesië, Sosnowiec, Polen) speurt al een aantal jaren het internet af, op zoek naar vroege (pre-1925) wetenschappelijke verhandelingen over inslagkraters, zowel op de Maan als op Aarde. Daarbij maakt het hem weinig uit wat de studies precies betogen: dat kan gaan van het mechanisme van de inslag zelf tot aan de gevolgen van de inslag op het (fossiele) planten- en dierenleven. Inmiddels is hij daarin heel bedreven geraakt en heeft al menig, doorgaans niet-Engelstalig artikel, en daarmee ook de auteurs, aan de vergetelheid ontrukt (Racki et al., 2014, 2018; Jagt-Yazykova & Racki, 2017; Racki, 2019; Racki & Koeberl, in druk). Eén van deze publicaties staat hieronder centraal, naar aanleiding van een artikel dat begin 2018 verscheen (Racki et al., 2018). Deze tekst is een uitgebreidere versie van een eerder verschenen artikel (Jagt et al., 2018) over Mulder in de Geo.brief over de eerste inslagstructuur van een meteoriet op Aarde die als zodanig werd erkend.

Geologische gemoederen

Al sinds de ontdekking in 1891 heeft Meteor Crater (ook wel Barringer Crater, Coon Mountain, Coon Butte en Canyon Diablo genoemd) op het woestijnachtige Colorado Plateau in de Amerikaanse staat Arizona, de gemoederen stevig beziggehouden. Niet in de laatste plaats had dit te maken met winstbejag, want er was al bekend dat ijzermeteorieten diamanthoudend konden zijn. Met name Daniel Moreau Barringer (1860–1929) uit Philadelphia, zowel zakenman/advocaat als mijningenieur/geoloog, was ervan overtuigd dat commerciële winning van edelmetalen zoals platinum, nikkelijzerverbindingen en van diamantjes dieper in de bodem van de krater mogelijk was (vgl. Reimold et al., 2005). Met zijn ‘Standard Iron Company’ rekende hij zich al rijk, ofschoon aan het begin van de 20ste eeuw het proces van kratervorming door meteoren en het al dan niet uit elkaar spatten daarvan nog lang niet was doorgrond. Barringer ging uit van een niet-explosieve inslag. Andere geologen in de Verenigde Staten gingen daarin niet mee. Zij dachten eerder aan een vulkanische oorsprong van de krater als gevolg van een stoomexplosie in de aardkorst, vergelijkbaar met de ‘Maaren’ in de Duitse Eifel.

Satellietfoto van de Meteor Crater in Arizona (foto: Wikimedia [NASA Earth Observatory)

Oogheelkundige werpt blik op inslagkrater

In november 1909 woonde Marten Edsge Mulder, professor in de oogheelkunde aan de Universiteit van Groningen, een lezing van ir. Albert Kapteyn over ‘Vogelvlucht en vliegmachines, zwaarder dan de lucht’ bij. Kapteyn’s experimenten met betrekking tot het spreiden van druk op een bolvormig lichaam leidden bij Mulder tot een soort aha-erlebnis. Thuis ging hij daarna zijn eigen testjes uitvoeren.

In 1911 berichtte hij uitvoerig hierover in een geïllustreerd artikel in ‘De Ingenieur’, het blad van het Koninklijk Instituut van Ingenieurs (Mulder, 1911). Mulder was het niet eens met Barringers notie van een niet-explosieve vorming van de inslagkrater in Arizona, en  kwam met een origineel model van het explosieve proces van meteoren. Hij toonde aan dat de leidende zijde van de meteoroïde eerst komvormig uitgehold werd op zijn weg door de dampkring. De gassen die hierin warden samengedrukt zouden er dan later voor zorgen dat de meteoroïde met veel geweld (als een bom) uit elkaar zou spatten, in de lucht of – als hij groot genoeg was – wanneer hij met het aardoppervlak in aanraking kwam. [Een interessante parallel met deze hedendaagse studie. Red.] Op basis van deze redenering nam Mulder aan dat er heel weinig, of zelfs geen, nikkelijzermassa in de Meteor Crater te vinden zou zijn. Kortom: mijnbouw zou een onderneming zijn die tot falen gedoemd was. Had Barringer maar naar Mulder geluisterd.   

Mulder ging dus uit van een explosieve impact die resulteerde in de Meteor Crater in Arizona. Bij dit soort inslagen verdampt of smelt het projectiel grotendeels en uitgeworpen debris zal een strooiveld vormen rond de inslagkrater. Onafhankelijk van de hoek waaronder de inslag plaatsvindt, zal dit altijd een ronde structuur opleveren; de doorsnede daarvan is meestal groter dan 100 m, en soms tot circa 160 km. De snelheid bij het inslaan zal voor steenmeteorieten meer dan 2 km per seconde bedragen; voor ijzermeteorieten is dat rond 4 km per seconde.

Genegeerde impact

Marten Edsge Mulder (1847–1928) de man achter de vergeten Nederlandse bijdrage aan de eerste interpretaties van Meteor Crater in Arizona. Foto: Rijksuniversiteit Groningen, R. ter Sluis.

Mulders artikel is daarna amper geciteerd, met uitzondering van een paar Duitse tijdschriften zoals ‘Astronomischer Jahresbericht’ (en zelfs vertaald in die taal) en van Niermeyer (1913). Niermeyer ging zelfs een stap verder; hij hield er serieus rekening mee dat de krater ontstaan zou kunnen zijn na een forse aardbeving omdat ronde gaten en zand-/modderkegels wel vaker waren gezien na een dergelijke seismische gebeurtenis. Dat het 1911 artikel zich niet in een wijde verspreiding mocht verheugen, heeft zo goed als zeker te maken met de taalbarrière en de geringe distributie van dit soort tijdschriften. Door Amerikaanse wetenschappers is het 1911 artikel zo goed als volledig genegeerd; dat aspect is door Hoyt (1987) later toegelicht. We mogen nu wel stellen dat Mulder gezien kan worden als diegene die het concept van een explosief model voor Meteor Crater wetenschappelijk onderbouwde.  

Pas later, in de jaren 20 en 30 van de vorige eeuw, werd zijn innovatieve werk door anderen op een hoger plan getild door de invoering van een ‘impact model’ met een rationele mechanische basis en nadruk op de kinetische energie van een kosmisch projectiel. In dat opzicht schaart Mulders artikel uit 1911 zich onder hypotheses die hun tijd ver vooruit zijn.

Marten Mulder heeft eindelijk de plek gekregen die hij binnen de ‘impact geology’ verdiend heeft.

Het onderzoeksartikel ‘A Dutch contribution to early interpretations of Meteor Crater, Arizona, USA – Marten Edsge Mulder’s ignored 1911 paper‘ dat in 2018 in de Proceedings of the Geologists’ Association verscheen, heeft Marten Mulder nu eindelijk de plek gegeven die hij in de ‘impact geology’ verdiend heeft. Het is te hopen dat zijn observaties nu aangehaald zullen worden in overzichtswerken over meteorietinslagen op Aarde (vgl. Glass & Simonson, 2012).

DANKWOORD

Grote dank aan Rolf ter Sluis (Rijksuniversiteit Groningen) voor toestemming voor gebruik van het portret van Marten E. Mulder, en aan Denise Maljers (TNO/Geologische Dienst, Utrecht) voor instemming voor het hergebruik van delen van de tekst in de Geo.brief (Jagt et al., 2018).


John W.M. Jagt is werkzaam bij het Natuurhistorisch Museum Maastricht, de Bosquetplein 6-7, 6211 KJ Maastricht; email: john.jagt@maastricht.nl


Referenties
  • Glass, B.P. & Simonson, B.M., 2012. Impact crater formation, shock metamorphism, and distribution of impact ejecta. In: Distal impact ejecta layers. Impact studies, pp. 15–75. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg, doi: 10.1007/978-3-540-88262-6_2
  • Hoyt, W.G.,1987. Coon Mountain controversies – Meteor Crater and the development of impact theory, 455  pp. University of Arizona, Tucson.
  • Jagt, J.W.M., Jagt-Yazykova, E.A., Racki, G. & Koeberl, C., 2018. Meteor Crater. De Nederlandse bijdrage. Geo.brief, 43 (4), 14–15.
  • Jagt-Yazykova, E.A. & Racki, G., 2017. Vladimir P. Amalitsky and Dmitry N. Sobolev – late nineteenth/early twentieth century pioneers of modern concepts of palaeobiogeography, biosphere evolution and mass extinctions. Episodes, 40, 189–199.
  • Mulder, M.E., 1911. De explosie van meteoren en het ontstaan van den meteoorkrater van Canyon Diablo. De Ingenieur, 26 (39), 880–885.
  • Niermeyer, J.F., 1913. Kraters in sedimentair gesteente in Arizona en Nieuw-Mexico. Handelingen van het XIVde Nederlandsche Natuur – en Geneeskundig Congres, gehouden te Delft op 27, 28 en 29 maart 1913, pp. 430–436.
  • Racki, G., 2019. Between Gilbert and Barringer: Joseph A. Munk as unknown pioneer of the meteorite model and geotourist exploitation of Coon Mountain (Arizona). The Journal of Geology, 127, doi: 10.1086/701516
  • Racki, G., Koeberl, C., Viik, T., Jagt-Yazykova, E.A. & Jagt, J.W.M., 2014. Ernst Julius Öpik’s (1916) note on the theory of explosion cratering on the Moon’s surface – the complex case of a long-overlooked benchmark paper. Meteoritics & Planetary Sciences, 49, 1851–1874, doi: 10.1111/maps.12367
  • Racki, G., Jagt, J.W.M., Jagt-Yazykova, E.A. & Koeberl, C., 2018. A Dutch contribution to early interpretations of Meteor Crater, Arizona, USA – Marten Edsge Mulder’s ignored 1911 paper. Proceedings of the Geologists’ Association, 129, 542–560, https://doi.org/10.1016/j.pgeola.2018.05.005
  • Racki, G. & Koeberl, C., in druk. In search of historical roots of the meteorite impact theory: Franz von Paula Gruithuisen as the first proponent of an impact cratering model for the Moon in the 1820s. Meteoritics & Planetary Sciences, doi: 10.1111/maps.13280
  • Racki, G., Viik, T. & Puura, V., 2018. Julius Kaljuvee, Ivan Reinwald, and Estonian pioneering ideas on meteorite impacts and cosmic neocatastrophism in the early 20th century. BSGF – Earth Sciences Bulletin 2018, 180002, 22 pp. https://doi.org/10.1051/bsgf/2018011
  • Reimold,  W.U., Koeberl, C., Gibson, R.L. & Dressler, B.O., 2005. Economic mineral deposits in impact structures: a review. In: Koeberl, C. & Henkel, H. (eds). Impact tectonics, pp. 478–552. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg.

Prijsbewuste petrologie: meteorietslijpplaatjes bekijken op een klein budget

Het bestuderen van meteorieten onder een geologische microscoop geeft een fascinerend beeld van de mineralen en de structuren van het gesteente. We schreven er op de website al uitvoerig over. Heb je per se een petrologische microscoop nodig om slijpplaatjes te bekijken? Zeker niet, want polarisatiefilters voor fotocamera’s blijken een prima alternatief voor wie het écht simpel wilt houden.

Slijpplaatje kun je eenvoudig bekijken tussen twee polarisatiefilters met behulp van een handlens. Een relevante vraag is welke filters daarvoor geschikt zijn, of wáár je deze filters vandaan haalt. Polarisatiefilters zijn op grote schaal verkrijgbaar als filters die je voor de lens van je fotocamera schroeft. Deze polarisatiefilters lijken dus een handige optie te zijn. Wie het goed wilt aanpakken zou dus het liefst gebruik maken van lineair gepolariseerde filters, net zoals de filters die in geologische microscopen worden gebruikt. Echter, een van de verworvenheden van de moderne digitale DSLR camera’s is de autofocus en de lichtmeting door de lens. Deze twee functies worden verstoord bij gebruik van een lineair polarisatiefilter. Het alternatief voor het lineaire filter is het circulaire polarisatiefilter dat net wat anders werkt en daardoor de voorgenoemde autofocus- en lichtmeetproblematiek het hoofd weet te bieden. Het gevolg is dat de lineaire filters door de populariteit van de DSLR’s beperkter verkrijgbaar zijn dan hun circulaire soortgenoten. Zijn de circulaire polarisatiefilters een alternatief en geven ze door hun andersoortige werking wel resultaat? We namen de proef op de som en testte of de circulaire polarisatiefilters óók geschikt zijn om slijpplaatjes te bekijken.

Circulaire polarisatiefilters bedoeld voor de DSLR. Met een diameter van 62 mm kun je een slijpplaatje (doorgaans 45×22 mm groot) tussen de twee filter plaatsen, waarna je de twee filters op elkaar schroeft voor gebruik. Foto © Werkgroep Meteoren.

Proef op de som

Op de onderstaande foto is een exemplaar (een ‘individual’) van een SaU 001 meteoriet te zien, met een kenmerkende zwartgeblakerde smeltkorst. Het slijpplaatje op de afbeelding is afkomstig van een ander fragment. Dit flinterdun geslepen meteorietplakjes is slechts 30 micrometer dik: dun genoeg dat licht dóór het gesteente heen valt. Hierdoor is het mogelijk om het plakje met doorvallend gepolariseerd licht te bestuderen. Dit is dan ook een veelgebruikte aanpak waarmee geologen tal van gesteenten onder een petrologische microscoop bestuderen om ze aan een classificatie te onderwerpen. Je leest elders op onze website wat meteorieten op deze manier prijsgeven.

Sayh al Uhaymir 001 met slijpplaatje. Deze gewone steenmeteoriet (chondriet) is afkomstig uit de woestijn van Oman. Rond het jaar 2000 werd er rond de 450 kg van deze meteoriet geborgen. Ze classificeren als L4/5 en bevatten verschillende soorten chondrulen. Foto © Werkgroep Meteoren.

Een wezenlijk verschil tussen de lineaire en circulaire polarisatiefilters is de manier waarop de lichtgolven worden gefilterd. Zo is het beeld door gekruiste lineaire filters geheel zwart. Immers, de polarisatierichting van de onderlinge filters verschillen in gekruiste toestand 90 graden. Het licht wordt in één golfrichting doorgelaten door het eerste filter, maar niet door het tweede omdat ze gekruist zijn. In tegenstelling tot het lineaire filter, zorgt het circulaire filter dat de lichtgolf een draaiing ondergaat en op basis van die eigenschap wordt weggefilterd. We laten te onderliggende natuurkunde even achterwegen (details zijn hier te lezen), maar het effect is dat het beeld van twee gekruiste filters niet donker maar juist geel- of blauwkleurig wordt, al naar gelang de draaiing van het ene filter ten opzichte van de andere. De onderstaande foto illustreert het effect.

Het slijpplaatje tussen twee circulaire polarisatiefilters. De verschillende sneden geven een idee van de veranderingen die optreden in het beeld zodra een circulair polarisatiefilter wordt gekruist en gedraaid. Foto © Werkgroep Meteoren.

Heeft dit dan ook invloed op de manier waarop we naar een slijpplaatje kijken? Dat hangt er vanaf hoe je het bekijkt. Bij een geologische microscoop die werkt met lineaire polarisatie wordt het licht eerst gepolariseerd voordat het door het slijpplaatje valt. Zodra dat licht door het slijpplaatje valt, beïnvloeden de mineralen in het gesteente de verdraaiing van de lichtgolven, en pas met het tweede filter zien we het effect (daarom wordt het tweede filter ook wel de ‘analysator’ genoemd). Bij het gebruik van circulaire polarisatiefilters is de werking niet wezenlijk anders. Net als met lineaire polarisatie wordt het doorvallende licht gefilterd zodat bepaalde mineralen in een andere kleur oplichten. Kwantitatief gezien is er dus een verschil: je kunt de mineralen met een circulair gepolariseerd filter immers niet op dezelfde gestructureerde wijze bestuderen als met de lineaire filters in een petrologische microscoop. Kwalitatief gezien, heeft het gebruik van circulaire polarisatiefilters geen groot nadelig effect op het zichtbaar maken van verschillende mineralen en structuren.

Alles dat je nodig hebt voor een budget-opstelling voor het bekijken van slijpplaatjes. Uit onze test blijkt dat je kunt volstaan met een tweetal circulaire polarisatiefilters (62 mm diameter is aan te bevelen) en een goede handlens die 10x tot 15x vergroot. Foto © Werkgroep Meteoren.

Net als met lineaire polarisatie zie je met een circulaire polarisatiefilter de verschillende mineralen en structuren óók in andere kleuren oplichten en van kleur verschieten tijdens het draaien van de filters. Porfirische chondrulen lijken net op een bonte verzameling confetti, terwijl de traliechondrulen hun kenmerkende kleurrijke strepenpatroon vertonen. Het resultaat is dus vergelijkbaar met de lineaire polarisatiefilters, alleen fysisch gezien is het dus nét iets anders.

Traliechondrule in het SaU 001 slijpplaatje. Het resultaat van de opstelling met circulaire polarisatiefilters: een detailopname uit het slijpplaatje van de SaU 001 waarin o.a. traliechondrulen zichtbaar zijn. Deze macrofoto is gemaakt met de ‘omgekeerde lens methode’. Hierbij is een primelens met een omkeerring op de DSLR camerabody gemonteerd om er een macrolens van te maken. Foto © Werkgroep Meteoren.

Het eindoordeel

Al met al blijken de circulaire polarisatiefilters een prima optie voor wie zijn eerste stappen wilt zetten met het bestuderen van (meteoriet)slijpplaatjes. Met een handlens die een vergroting van 10x tot 15x geeft, kun je al naar de intrigerende kleuren en structuren van chondrulen turen. Zo kun je dus voor enkele tientjes op eenvoudige wijze slijpplaatjes in gepolariseerd licht bekijken om fascinerende eigenschappen van meteorieten te ontdekken.  Wellicht is deze simpele opzet een mooie opmaat naar een nieuwe hobby met een échte geologische microscoop.

Meer lezen:

 


Tekstbijdrage: Sebastiaan de Vet