Rumstøvfossiler giver et nyt vindue til Jordens fortid

At være meteoritjæger betyder at søge efter det usigeligt sjældne. På ethvert givet område på størrelse med Wales, i gennemsnit vil to olivenstore rumsten falde på et år. Forskere og samlere er tvunget til at gå ekstremt langt for at finde dem, søger i ørkener og Antarktis, hvor de har en chance for at få øje på stenene på en almindelig baggrund. Men hvis det lyder som en udfordring, hvad med at jage meteoritter, der faldt til Jorden for millioner af år siden?

At finde fossile meteoritter er en helt ny sværhedsgrad, fordi disse sten ikke er spredt tyndt på overfladen, men som dinosaurfossiler, begravet i gamle klipper. Men geolog professor Birger Schmitz ved Lunds Universitet i Sverige har opdaget en måde at finde dem på - og ikke kun den ulige sten, men betydelige mængder forstenet rumstøv.

Det viser sig, at dette kan tegne et unikt billede af, hvordan forløbet af oldtidens liv på Jorden blev påvirket af, hvad der foregik i rummet - og har allerede afsløret, hvordan rumstøv fra en asteroidekollision for 466 millioner år siden kunne have udløst en istid.

Sten

Meteoritter er sten fra rummet, der er faldet ned på Jorden, for det meste fragmenter af asteroiderne, der støder mellem Mars og Jupiter.

Vi ved, at en enorm sten smadrede ind i Jorden for 66 millioner år siden, at dræbe dinosaurerne og det meste andet liv. Dette blev først antaget af nobelprisvinderen Luis Alvarez og hans søn Walter, begge dengang baseret på universiteter i Berkeley, USA. De ledede holdet, der opdagede et tyndt iridium-rigt askelag i sedimenter globalt, som blev dannet, da dinosaurerne uddøde. Iridium er ekstremt sjældent i vores planets skorpe, og derfor konkluderede holdet, at dette element var blevet leveret af en enorm asteroide. Implikationen var, at denne katastrofe udslettede dinosaurerne, sammen med tre fjerdedele af alle andre levende ting.

Prof. Schmitz tog sin postdoc med Alvarez-holdet, og det er rimeligt at sige, at det formede hans karriere. "Indtil deres opdagelse, livets udvikling og Jordens historie blev næsten altid tænkt som et lukket system, " sagde prof. Schmitz. "Jeg blev fascineret af at forsøge at forbinde det, der foregår i rummet med det, der sker på Jorden."

Vender hjem til Sverige i 1990, Prof. Schmitz læste nogle avisrapporter, der sagde, at en amatørgeolog ved navn Mario Tassinari havde fundet et par fossile meteoritter i Thorsberg-bruddet på den sydlige bred af søen Vänern. På dette tidspunkt, der var kun en håndfuld fossile meteoritter kendt af videnskaben. Var dette en chance for at studere, hvordan meteoritter havde været for millioner af år siden og sammensætte de virkninger, de havde på Jorden? Prof. Schmitz ringede til Tassinari, og de blev enige om at samarbejde om en systematisk undersøgelse af stenbruddet.

Stenbrud

Stenbrudsarbejderne udhugger plader af kalksten til brug som gulvfliser. Når de finder et stykke, der ser ud som om det kan rumme en rumsten, de kalder prof. Schmitz. Hvert år, de får fire eller fem fossile meteoritter. De ligner for det meste lidt mere end sorte pletter indlejret i klippen, et par centimeter på tværs.

Prof. Schmitz spekulerede på, om andre stenbrud kunne rumme lignende fornøjelser. Han gik også på jagt efter meteoritter på steder med den rigtige slags gulvfliser, såsom Paddington station i London.

Men det viser sig, at Thorsberg er, så vidt vi ved, en enkeltstående. Der kræves særlige forhold for at bevare betydelige fossile meteoritter i et rimeligt antal. Du har brug for sedimenter i bunden af ​​en vandmasse, der meget gradvist bliver til sten. Langsomhed er afgørende, fordi det tillader flere meteoritter at samle sig på et lille område.

Omkring 2000, Prof. Schmitz begyndte at tro, at han fandt temmelig mange sten - på dette tidspunkt havde han næsten 50 i alt. Han beregnede mængden af ​​sten, som stenbrudsarbejderne havde hugget ud hvert år, og dividerede den med antallet af meteoritter, de fandt. Det fortalte ham, at dengang klippen blev dannet, strømmen af ​​meteoritter, antallet, der falder på et givet område i en given tid, var omkring 100 gange større, end det er i dag. Et område på størrelse med Wales ville ikke have fået to meteoritter om året, men 200.

"Jeg kan stadig huske den dag, jeg tænkte på dette, " sagde prof. Schmitz. "Jeg gik straks til stenbruddet. "Må jeg se dine logbøger? Er du sikker på, at du har fundet så stort et antal meteoritter på så lille et område?"

Der var ingen fejl. Og prof. Schmitz kom hurtigt med en forklaring. "Der er et meget sandsynligt scenarie:at hvis noget eksploderer i rummet og går i stykker i milliarder og milliarder af små stykker - ja, hvad vi så i stenbruddet, det er præcis, hvad der ville ske."

I 2004 Prof. Schmitz og forskere ved ETH-Zürich, Schweiz, udgivet et papir med detaljerede analyser af de fundne fossile meteoritter. Dette viste, at meteoritterne havde været i rummet i relativt korte strækninger - omkring en million år - ved at se på virkningen af ​​kosmiske stråler på deres mineralogi. Han konkluderede, at en voldsom kollision havde eksploderet dem på en jordbundet bane. Stadig, disse sten var små yngel i den store sammenhæng; ikke nær store nok til at forårsage en påvirkning, der ville påvirke Jordens historie væsentligt.

Du tror måske, at prof. Schmitz ville have ønsket at finde noget større. Men sådan fungerer det ikke. Det viser sig, at heftige meteoritter er sjældne, men mindre er mere almindelige.

Rumstøv

Mikrometeoritter, ellers kendt som rumstøv, er de mest almindelige af alle:det anslås, at vi i dag bliver overøst med 100 tons af disse ting hver dag. Prof. Schmitz ræsonnerede, at den også måtte strøs ud over kalkstenen i Thorsberg-bruddet - hvis bare der var en måde at finde den på.

Et mineral, kromit, i mikrometeoritter er utroligt hårdfør:"Det er ekstremt modstandsdygtigt, den overlever alt, " sagde prof. Schmitz.

Det gav ham en idé, som han undersøgte gennem et projekt kaldet Astrogeobiosphere. "Jeg fortalte min stakkels studerende dengang, "Niklas, tag 5 kg sten og opløs den i saltsyre."

Dette resulterede i 10 bittesmå fragmenter af udenjordisk chromit, hver tiendedel millimeter lang. Og gentagelse af dette med mellemrum i kalkstenen afslørede, at der var en enorm stigning i rumstøv i 466 millioner år gammel sten, resultater, som prof. Schmitz offentliggjorde i 2019.

Ankomsten af ​​rumstøv falder sammen med en kold periode kendt som den midt-ordoviciske istid. Prof. Schmitz konkluderede, at et massivt sammenstød i asteroidebæltet udspyede både store meteoritter og en gigantisk sky af støv, som blokerede masser af sollys i at nå Jorden, fører til en istid. Efter asteroiden, der dræbte dinosaurerne, det ville være det andet eksempel på en begivenhed i det bredere kosmos, der dybt påvirker Jordens historie.

"Jeg synes, det er en enormt spændende historie, " sagde Dr. Katie Joy, en planetarisk videnskabsmand ved University of Manchester, Storbritannien. "Det er en enorm mængde arbejde, og jeg misunder dem ikke, at skulle knuse tons og tons og sten og føre det gennem syre."

Hun tilføjer, at der stadig er arbejde at gøre for at forstå skævhederne i stikprøven. De mineraler prof. Schmitz studerer findes ikke i alle slags asteroider og kometer, hvilket betyder, at de ikke repræsenterer alle de stentyper, der er faldet fra rummet til Jorden. "Denne rekord er en delvis rekord, " hun sagde.

Gennem Astrogeobiosfæren, Prof. Schmitz har taget dette arbejde endnu længere ved at opløse 20 tons sten fra forskellige stenbrud, med prøver fra hver, der repræsenterer forskellige perioder i Jordens dybe historie. Idéen var at give den første skitse af, hvordan indkommende rumstøv har varieret over tid.

Han siger, at dette arbejde er udført, og at han og hans team har en samling af forskellige meteoritter, der faldt på Jorden i en fjern fortid - men den vil ikke blive offentliggjort i et par måneder. Imidlertid, fossile meteoritter fortsætter med at afsløre nye oplysninger om Jordens fortid.

'(Mange af) disse meteoritter er lige så forskellige fra de meteoritter, der falder i dag, som nogle af de dyr, der levede på den tid, sammenlignes med nutidens dyr, " han sagde.