De structuur en samenstelling van meteorieten

De structuur en samenstelling van meteorieten

© David A. Kring
World Wide Web Edition

Omdat meteorieten door allerlei processen op veel verschillende planetaire lichamen zijn gevormd, kunnen zij wezenlijk verschillende fysische en chemische eigenschappen hebben. Sommige meteorieten, vooral primitieve chondrieten, zijn heel anders dan alle andere soorten gesteenten die op aarde worden gevonden en kunnen gemakkelijk worden geïdentificeerd. Andere meteorieten, met name achondrieten, zijn echter door dezelfde stollingsprocessen als op aarde ontstaan en kunnen zeer moeilijk te herkennen zijn. Om de variaties in hun eigenschappen te illustreren, worden in dit hoofdstuk korte beschrijvingen van de verschillende soorten meteorieten gegeven.

Primitieve chondrieten

Deze typen meteorieten hebben over het algemeen een donkergrijze of zwarte smeltkorst en een lichtgrijze binnenkant. Drie fundamentele structurele componenten kunnen zichtbaar zijn op gebroken oppervlakken. Misschien wel de meest prominente van deze zijn chondrules. Op een gebroken oppervlak kunnen delen van deze millimeter grote bolvormige lichamen uitsteken en eruit zien als kleine half begraven eieren. Chondrules zijn ondergedompeld in het tweede bestanddeel van primitieve chondrieten, dat een fijnkorrelig, vaak zacht, poreus en grijs materiaal is, zoals sponsachtig grafiet, dat matrix wordt genoemd. Niet-gestabiliseerde gewone chondrieten worden gedomineerd door chondrules (tot 80 volumeprocent), terwijl koolstofhoudende en enstatiet chondrieten veel minder chondrules bevatten (tot 30 volumeprocent) en in sommige gevallen volledig uit matrixmateriaal bestaan. Zowel chondrules als matrixmateriaal worden gedomineerd door de mineralen olivijn en pyroxeen (of hun omzettingsproducten). Omdat deze mineralen een dichtheid hebben die vergelijkbaar is met die van de meeste mineralen in de aardkorst, zullen primitieve chondrieten niet ongewoon zwaar aanvoelen voor hun grootte. Ze kunnen echter kleine verspreide metaalkorrels bevatten die als glimmende vlekjes op een gemalen of gebroken oppervlak te zien zijn. Deze metaalkorrels zijn vooral duidelijk in sommige niet-gequilibreerde gewone chondrieten.

Allende plak Allende is een koolstofhoudend chondriet dat in Chihuahua, Mexico is gevallen. De meeste lichtgrijze objecten die in deze gezaagde plak te zien zijn, zijn chondrules van millimetergrootte, terwijl de grotere witte objecten vuurvaste insluitsels zijn; beide zijn ingebed in zwart matrixmateriaal. Deze primitieve chondriet viel slechts een paar maanden voordat de Apollo 11 astronauten op de maan landden, en bood wetenschappers een unieke gelegenheid om veel van de analysetechnieken te testen die zij hadden ontwikkeld om de maanmonsters te bestuderen.

De derde component van primitieve chondrieten zijn vuurvaste insluitsels. Sommige van deze objecten zijn bolvormig, zoals chondrules, maar meestal hebben ze geen goed gedefinieerde vorm en worden daarom amoeboïde genoemd. Vuurvaste insluitsels bevatten lichter gekleurde mineralen, zoals veldspaat (dat ook een belangrijk mineraal is in lichtgekleurde aardse granieten), zodat ze er vaak uitzien als witte vlekken die ingebed zijn in de grijze matrix. De overvloed aan vuurvaste insluitsels in primitieve chondrieten varieert; zij zijn bijna geheel afwezig in ongestabiliseerde gewone en enstatitische chondrieten, maar zij kunnen tot 15 volumeprocenten van koolstofhoudende chondrieten omvatten.

Geëquilibreerde chondrieten

De meeste geëquilibreerde chondrieten zijn verwant aan primitieve gewone chondrieten; slechts enkele zijn verwant aan primitieve koolstofhoudende of enstatiet chondrieten. Hoewel primitieve gewone chondrieten gewoonlijk grijs zijn, kunnen ze na metamorfose tot een evenwichtstoestand gebroken wit lijken, en soms licht oranje of geel gekleurd zijn. Als zij echter geschokt zijn door inslagprocessen op het oppervlak van een asteroïde, dan kunnen zij vrij donker zijn. De fusiekorst, als die niet vers is, is vaak roestig oranje. De hoeveelheid metaal in deze monsters varieert, en in sommige zeer verweerde monsters kan het volledig verdwenen zijn. Dergelijke monsters kunnen lijken op aardse zandstenen. Wanneer ze vers zijn, kan men echter glanzend metaal zien, verspreid over het gesteente, en in sommige gevallen geconcentreerd in aders.

Hoewel deze types meteorieten metaal bevatten, worden ze gedomineerd door olivijn, pyroxeen, en veldspaat. Daardoor is hun dichtheid nog steeds vergelijkbaar met die van veel aardse gesteenten. De belangrijkste kenmerken die deze meteorieten van terrestrische gesteenten onderscheiden, zijn hun smeltkorst en de aanwezigheid van ijzer-metaallegeringen.

Geëquilibreerde en niet-geëquilibreerde gewone chondrieten Beenham (New Mexico), de niet-geëquilibreerde gewone chondriet rechts, heeft een gevlekt grijs inwendig dat voornamelijk uit chondrules bestaat; er zijn ook helderzilveren metaalvlekjes te zien. Khohor (Uttar Pradesh, India), de gemetamorfoseerde geëquilibreerde chondriet links, heeft een wit binnenste dat scherp contrasteert met zijn donkere smeltkorst.

Een nieuwe gewone chondriet gevonden nabij Tucson, Arizona Deze gedeeltelijk geëquilibreerde gewone chondriet wordt Snyder Hill genoemd. Het contrast tussen het lichtgrijze inwendige en de gitzwarte smeltkorst rondom het monster is scherp.

IJzermeteorieten

In tegenstelling tot primitieve chondrieten en geëquilibreerde chondrieten zijn ijzermeteorieten zeer dichte en niet-poreuze specimens, en zijn dus veel zwaarder dan de meeste gesteenten van vergelijkbare grootte die in de aardkorst worden gevonden. IJzermeteorieten hebben ook een zilverkleurig metallisch binnenste. Deze meteorieten zijn bekend omdat het ijzermetaal vaak gekristalliseerd is in kriskras op elkaar liggende platen, bekend als het Widmanstätten patroon, naar de naam van een Oostenrijkse graaf die ze als een van de eersten beschreef. Dit patroon wordt echter niet vaak opgemerkt in monsters, tenzij ze chemisch geëtst zijn in een laboratorium.

De smeltkorst op deze objecten is meestal een zeer dun bruin laagje. Vaak verwarren mensen aardmagnetiet met ijzermeteorieten, omdat het ook zwaar is in vergelijking met de meeste andere aardse gesteenten en een zwart tot paarsbruin oppervlak heeft. Monsters van aardmagnetiet hebben echter zwarte tot purperbruine binnenkanten, in tegenstelling tot de zilverkleurige binnenkanten van ijzermeteorieten. IJzermeteorieten hebben ook vaak geschulpte of gecanneleerde oppervlakken (zoals in klei geperste duimafdrukken) die zijn ontstaan door ablatie (sterke wrijvingsverhitting van het oppervlak, maar niet het inwendige, van de meteoroïden) toen zij de atmosfeer van de aarde binnendrongen.

Pallasieten

Deze soorten meteorieten zijn mengsels van metaal en silicaat materiaal, die met verschillende snelheden verweren, en dus kan het oppervlak van deze meteorieten veranderen met de leeftijd. Als ze vers zijn, hebben ze vaak een gladde bruine tot zwarte smeltkorst, vergelijkbaar met die rond ijzermeteorieten of achondrieten. De oppervlakken van oudere meteorieten kunnen echter nogal bobbelig zijn als gevolg van differentiële verwering en gevlekt zijn met roestige oranje en gele kleuren. Door de grote hoeveelheid metaal in pallasieten zijn ze zwaarder dan de meeste aardse gesteenten van vergelijkbare grootte.

Opengebloeide oppervlakken van pallasieten zijn gemakkelijk te herkennen, vanwege hun complexe netwerk van groene, gele of bruine kristallijne peulen van olivijn omgeven door een heldere zilverkleurige ijzer-metaal matrix.

Achondrieten

Achondrieten, waaronder SNC’s, zijn de moeilijkste specimens om te onderscheiden van aardse gesteenten omdat ze gevormd zijn op lichamen waar dezelfde processen plaatsvonden die op aarde werkzaam zijn. Dientengevolge zijn hun minerale assemblages, dichtheden, en texturen vergelijkbaar met die van aardse gesteenten. Een intacte fusiekorst is het beste criterium om kandidaten voor toekomstige studies te identificeren.

Sommige achondrieten zijn breccia’s en dus kan hun binnenste bestaan uit een mengsel van lichte en donkere hoekige clasts. Een verwante groep achondrieten, mesosiderieten genaamd, zijn gebroccideerd en gemetamorfoseerd. Deze laatste groep meteorieten wordt vaak samen met pallasieten als steenijzermeteorieten beschouwd, omdat het metaal in deze meteorieten stolt tot grote zilverachtige vlekken in een verder grijs tot bruin silicaat binnenste.