Nieuw onderzoek van Rice University suggereert dat de basis van de geologische geschiedenis van Mercurius mogelijk wordt veroorzaakt door een chemische eigenaardigheid: een overvloed aan zwavel. Door een specifieke meteoriet te bestuderen hebben wetenschappers ontdekt dat zwavel de manier waarop het binnenste van Mercurius smelt en stolt fundamenteel verandert, en zich gedraagt op een manier die in tegenspraak is met alles wat we hebben geleerd door het bestuderen van de aarde.
Het ‘aardecentrische’ probleem in de planetaire wetenschap
Tientallen jaren lang is een groot deel van ons begrip van de vorming van planeten gebaseerd op ‘aardegerichte’ modellen. We gaan ervan uit dat processen zoals magmatische evolutie – hoe gesmolten gesteente afkoelt en de korst van een planeet vormt – patronen volgen die vergelijkbaar zijn met die op aarde.
Kwik is echter een chemische uitbijter. Zoals professor Rajdeep Dasgupta, directeur van het Rice Space Institute, opmerkt, lijkt het oppervlak van Mercurius in niets op dat van de aarde. Omdat gegevens van ruimtevaartuigen moeilijk te interpreteren kunnen zijn, moesten onderzoekers een manier vinden om de interne processen van Mercurius te bestuderen zonder directe monsters van de planeet zelf te hebben.
Een meteoriet gebruiken als planetaire proxy
Om deze kloof te overbruggen, wendden onderzoekers zich tot de Indarch-meteoriet, die in 1891 in Azerbeidzjan landde. De Indarch-meteoriet is chemisch ‘gereduceerd’ – wat betekent dat hij veel van de zuurstof mist die in de rotsen van de aarde wordt aangetroffen – en een opvallend vergelijkbare chemische samenstelling heeft als Mercurius. Wetenschappers denken dat het zelfs een overblijfsel kan zijn van de bouwstenen waaruit de planeet is ontstaan.
Door de extreme temperatuur- en drukomstandigheden van Mercurius in een laboratorium na te bootsen, ‘kookte’ het team chemische mengsels naar het voorbeeld van de Indarch-meteoriet. Hierdoor konden ze observeren hoe Mercuriusachtig magma zich gedraagt onder realistische planetaire omstandigheden.
Het zwaveleffect: het silicaatnetwerk doorbreken
De belangrijkste bevinding van het onderzoek is dat zwavel de temperatuur verlaagt waarbij gesmolten gesteente begint te kristalliseren. Op aarde blijft magma vloeibaar totdat het een bepaalde temperatuur bereikt, waarna het in vaste kristallen begint te veranderen. Op Mercurius zorgt zwavel ervoor dat magma bij veel lagere temperaturen gesmolten blijft.
De reden hiervoor ligt in de unieke chemische balans van de planeet:
– Laag ijzergehalte: Op ijzerrijke planeten zoals de aarde of Mars is zwavel vooral “bezig” met het binden van ijzer.
– Hoge beschikbaarheid van zwavel: Omdat kwik zo weinig ijzer heeft, is de zwavel “vrij” om andere partners te zoeken.
– Zuurstof vervangen: In de rotsen van de aarde binden elementen zoals magnesium en calcium zich met zuurstof om een stabiel ‘silicaatnetwerk’ te creëren. Op Mercurius komt zwavel tussenbeide en neemt de plaats van zuurstof in dat netwerk in.
Omdat zwavel een zwakkere structurele binding creëert dan zuurstof, is de interne ‘steiger’ van het gesteente minder stabiel, waardoor het magma langer vloeibaar blijft en de manier verandert waarop de mantel van de planeet gedurende miljarden jaren stolde.
Een nieuw paradigma voor planetaire evolutie
Dit onderzoek verandert de manier waarop wetenschappers de studie van andere werelden benaderen. In plaats van elke planeet in een aardse vorm te dwingen, bewijst deze studie dat het specifieke chemische recept van een planeet – de unieke verhouding van elementen – zijn gehele geologische lot bepaalt.
“Wat water of koolstof doet met de magmatische evolutie van de aarde, doet zwavel op Mercurius.”
Conclusie
Door aan te tonen hoe zwavel zuurstof in de interne structuur van Mercurius vervangt, biedt deze studie een essentiële blauwdruk om te begrijpen hoe chemisch unieke planeten evolueren. Het benadrukt de noodzaak om elk hemellichaam op zijn eigen chemische termen te bestuderen, in plaats van uitsluitend te vertrouwen op vergelijkingen op aarde.
