Meteoriitti NWA 7533 (löytöpaikka Sahara): ikkuna Mars-planeetan historiaan

[Mare Nectaris]

... kertoo YLEn uutinen. - Kuva kivestä löytyy mm. täältä.

[Jarmo Moilanen]

Jep. Mielenkiintoinen havainto "mustasta kaunokaisesta". Maapallon vanhin löydetty kiviaines on saman ikäistä, mutta kyseessä on vain zirkonit eräästä australialaisesta kivestä, ei koko kivi. En tosin lukenut vielä tuota juttua että olisiko tässä sama selitys. Zirkonit ovat todella kestäviä ja normaaleissa geologissa oloissa lähes tuhoutumattomia mineraaleja.

[Mare Nectaris]

Tässä kyseessä on vulkaaninen regoliittibreksia (niille jotka kaipaavat tästä lisätietoa löytyy esimerkki Kuusta peräisin olevasta regoliittibreksiasta mm. täältä; linkki vie Lauri J. Pesosen (2011) materiaaliin planetaarisen geofysiikan kurssilta, jonka löysin verkosta).

Jutun mukaan NWA 7533-näytteen kemiallinen analyysi on osoittanut samankaltaisuuden Spirit-luotaimen Marsin Gusev-kraatterista ottamien näytteiden kanssa; NWA 7533:ssa on vähemmän rikkiä, klooria ja sinkkiä.

NWA 7533:ssa on juuri mainitsemaasi zirkoniumsilikaattia, josta on kyetty tutkimaan uraanin hajoamista ajoituksen perustaksi. Jutun mukaan aiemmin on ajoitettu samaan iskeytymistapahtumaan liitetystä NWA 7034 -meteoriitista radioaktiivisen alkalimetalli rubidiumin hajoamista, ja ajoitus on ollut huomattavasti erilainen (2,1 miljardia vuotta) sen perusteella. Jutun mukaan breksioiden kompleksinen syntymekanismi ja koostumus on haaste, joten tutkijat pitävät tällaisia ristiriitaisia tuloksia miltei "asiaankuuluvina" (kivilajit ovat sekoittuneet rajuissa törmäysprosesseissa).

[T. Öhman]

Iltaa.

Vuosikausia jatkuneen foorumin lukemisen jälkeen rohkaisin mieleni, ja ajattelin peräti ottaa osaa keskusteluunkin.

Jarmo oli noissa arveluissaan ihan oikeassa, eli toisin kuin esim. Yle ja osittain BBC:kin väittävät, ainakaan Humayunin ja kumppaneiden artikkelin mukaan itse NWA 7533 ei ole 4,4 miljardia vuotta vanha, ainoastaan osa sen sisältämistä zirkoneista on. Tässä on vissi ero. Kyseisestä meteoriitista löytyy nuorempiakin zirkoneja, eikä tällä hetkellä meteoriitin ikää tiedetä.

Vaikka NWA 7533:ssa on esimerkiksi basalttikappaleita mukana, itse kutsuisin sitä vain regoliittibreksiaksi ja jättäisin kaikenmoiset viittaukset vulkanismiin pois, kyseessä kun kuitenkin on täysin törmäyssyntyinen kivi aivan samalla tavoin kuin Kuun regoliittibreksiat. Mutta kivi on siis erittäin mielenkiintoinen, Mars-meteoriitit kun pääsääntöisesti ovat erittäin nuoria eikä marsilaista regoliittibreksiaa ole tätä ennen löydetty, joten eiköhän tästä murkulasta kuulla vielä paljon lisää. Asiasta ja sen vierestä on hivenen enemmän turinaa suomeksi täällä:
http://kuusta.blogspot.fi/2013/11/mineraaleja-muinaisesta-marsista.html 

[Jarmo Moilanen]

Iltaa.

Vuosikausia jatkuneen foorumin lukemisen jälkeen rohkaisin mieleni, ja ajattelin peräti ottaa osaa keskusteluunkin.

Tervetuloa! Kyllä miehen, jonka väitöskirja käsitteli Marsin ja Kuun törmäyskraattereita, mielipiteet ovat haluttuja täällä. Maino blogi muuten...

Arvelinkin että NWA 7533:n tapauksessa kyse on reliikkizirkoneista. Zirkoni on hyödyllinen mineraali ajoituksissa. Kun se kiteytyy magmasta, se sisältää yleensä jonkin verran mm. uraania. Mutta lyijyatomit ei mahdu mineraalin hilarakenteeseen. Joten kaikki uraani mineraalin sisällä on peräisin zirkonin synnyttämän magman kiteytymisen ajalta, mutta lyijyä ei tuolta ajalta siinä ole. Joten kun mitataan zirkonin sisältämän uraanin lisäksi sen hajoamisesta aikojen kuluessa syntynyttä lyijyä niin niiden suhteesta voidaan määrittää varsin tarkkaan zirkonin kiteytymisikä. Tämän lisäksi zirkoni kestää muuttumatta eroosion ja kuljetuksen lisäksi myös melko korkean asteen metamorfoosia. Joten se on myös viimeinen mineraali, joka tuhoutuu geologisissa prosesseissa.

[Mare Nectaris]

Vaikka NWA 7533:ssa on esimerkiksi basalttikappaleita mukana, itse kutsuisin sitä vain regoliittibreksiaksi ja jättäisin kaikenmoiset viittaukset vulkanismiin pois, kyseessä kun kuitenkin on täysin törmäyssyntyinen kivi aivan samalla tavoin kuin Kuun regoliittibreksiat.

Tervetuloa foorumille!

– Totaalisen maallikkonahan tässä näitä asioita tulen tutkailleeksi, joten on hienoa saada ammattilainen asiantuntijaksi!

Kävin latailemassa tuolta Nellin kautta koko artikkelin Naturesta. - M. Humayun et al. koko julkaistussa artikkelissa kuvataan tutkimusmetodit tiivistetysti näin (M. Humayun et al. 2013, 3):

"Samples of NWA7533 were analysed using a Tescan VEGA II LSU scanning electron microscope and a Zeiss SIGMA scanning electron microscope at MNHN Paris and ENS Paris, and a CAMECA SX5 electron microprobe at the Universite Paris VI. An uncoated section,NWA7533 section 3, was analysed by laser ablation ICP–MS using an ElectroScientific Instruments NewWave UP193FX ArF excimer (193 nm)laser ablation system coupled to a Thermo Electron ElementXRICP–MS at Florida State University. Altogether, 76 peaks for major and trace elements and their interferences were monitored. Spot sizes of 50–150 µm were used, and the laser repetition rate was 50 Hz, with a fluence of > 2GWcm^-2. Raster rates were 10 µms^-1. Laser dwell times on a Spot were 20 s, resulting in a pit depth of ~100 µm. Relative sensitivity factors obtained from separate standards for many well-characterized lithophile elements agreed to 2–5%, but the accuracy was worse for elements for which only one standard was available, for example NIST SRM 610 (~10–20%). Before U–Pb analysis, zircons were imaged by cathodoluminescence using a variable-pressure ZeissEVOscanning electron microscope at Curtin University configured to collect a cathodoluminescence signal, with an acceleration voltage of 10 kV. The working distance was 8.5mm. Uranium–lead isotope analyses on Au-coated NWA7533 section 4 were performed on a SHRIMP II at Curtin University under analytical conditions described previously⁵. The beam Spot was reduced to 7 µm to effectively analyse the small zircons observed with a primary O^2- beam current of 0.5 nA (Methods)."

Liiteaineistosta käsittääkseni ilmenee,  että analysoiduista zirkonikiteistä  esim. kide Z14 osoitti katodiluminesenssikuvauksessa magmaattiseen alkuperään sopivia, alle mikrometriskaalaisia kerrostumispiirteitä (Naturen verkkosivulla olevan liiteaineiston sivu 3):

"Cathodoluminescence (CL) images of zircon grains investigated show a range of features compatible with magmatic origin. Zircon Z14 is oscillatory zoned with relatively strong contrast between sub‐μm thick zones of different composition (Fig. S5), while grains Z1 and Z19 show faint concentric bands with the thickness of a few μm (Fig. S5). Grain Z2 appears to have skeletal shape indicative of rapid growth (Fig. S5). Such grains are often observed in mafic and undersaturated alkaline terrestrial rocks54. It is not possible to obtain sharp CL images in smaller zircon grains. However, they also show variability of CL response and internal structure ranging from relatively regular concentric bands (e.g. grains Z11, and Z5, Fig. S5) to patchy (e.g. grain Z3, Fig. S5). Regularity of zoning in these grains is also more difficult to establish as at least some of them are fragments of probably larger crystals that existed prior to incorporation into the breccia. Analyzed baddeleyite grains also show internal features in CL images ranging from regular banding to patchy zoning (Fig. S6)."

Käsittääkseni analysoiduista kiteistä vain Z11 osoittautui varmasti edustavan eri populaatiota kuin muut tutkitut kiteet, ja ajoitus tosiaan osoitti (kuten korostitkin) meteoriitista analysoitujen 4,4 miljardia vuotta sitten syntyneiden kiteiden resetoituneen 1,7 miljardia vuotta sitten. - Onko siis tutkijoiden johtopäätös, että Marsin regoliittiin alun perin 4,4 miljardia vuotta sitten kiteytynyt zirkoni sinkosi Marsin kamaralta 1,7 miljardia vuotta sitten, ja muodosti nyt analysoitavana olevan (alun perin ainakin osittain magmaperäisen) regoliittibreksian? Vai onko tämä liian rohkea tulkinta?

Tämähän kai olisi se yksi oleellinen asia varmaan sen suhteen, että meteoriitti todellakin kertoisi Marsin kuorikerroksen muodostumisesta? - Olisiko siis niin, että tämä tieto - yhdistettynä meteoriitin geokemiallisen koostumuksen ja stratigrafian analyysiin suhteessa Spirit-luotaimelta Marsin pinnalta saatuun analyysitietoon - olisi se "riittävä näyttö", että kivenmurikalla voisi olla alkuperänsä muinaisessa Marsin kamarassa?

Kertookohan tämän Letter-artikkelin relevanssista sen poikkeuksellinen (?) julkaisunopeus: "Received 4 July; accepted 10 October 2013. Published online 20 November 2013."

[Jarmo Moilanen]

Ne zirkonit ovat kyllä magmasta kiteytyneitä. Joten nuo vanhat zirkonit ja koko meteoriitti saattavat kertoa paljonkin Marsin kuoren vaiheista.

Regoliittibreksia koostuu laajalla alueella eri aikoihin tapahtuneiden törmäysten lennättämistä erityyppisistä ja eri ikäisistä mineraali- ja kivilajikappaleista. Joten ei ihme jos sekaisin on eri-ikäisiä zirkoneja. Regoliittibreksia ei kuitenkaan ole magmasyntyinen kivilaji vaan törmäyssyntyinen kivilaji, joka sisältää myös magmakivilajien kappaleita.

Kiviplaneettojen pintaa peittävä regoliittihan ei ole kiinteää materiaalia vaan löyhää kivimursketta. Käytännössä eräänlainen sedimentti, vaikka ei ihan sovi sedimentin määritelmään. Kiveksi se muuttuu diageneesin kautta ja vaatii lämpöä ja painetta että puristuu tiiviiksi ja hitsautuu kovaksi kiveksi. Esimerkiksi Kuussa regoliittibreksian "kiveytyminen" tapahtuu lähes yksinomaan törmäyksien yhteydessä. Marsissa on muitakin vaihtoehtoja, kuten vulkanismi ja mahdollisen veden aiheuttama kemiallinen saostuminen.

[T. Öhman]

Käsittääkseni analysoiduista kiteistä vain Z11 osoittautui varmasti edustavan eri populaatiota kuin muut tutkitut kiteet, ja ajoitus tosiaan osoitti (kuten korostitkin) meteoriitista analysoitujen 4,4 miljardia vuotta sitten syntyneiden kiteiden resetoituneen 1,7 miljardia vuotta sitten. - Onko siis tutkijoiden johtopäätös, että Marsin regoliittiin alun perin 4,4 miljardia vuotta sitten kiteytynyt zirkoni sinkosi Marsin kamaralta 1,7 miljardia vuotta sitten, ja muodosti nyt analysoitavana olevan (alun perin ainakin osittain magmaperäisen) regoliittibreksian? Vai onko tämä liian rohkea tulkinta?

Vähän uskaliaaksi minä tuota tulkintaa arvelisin. 1,7 miljardia vuotta sitten tapahtui jotain, mutta kirjoittajat eivät yksiselitteisesti ota kantaa siihen mitä se jotain mahtoi olla. Isohko (tai läheinen) törmäys on todennäköisin vaihtoehto, ja se riittää hyvinkin sotkemaan isotooppisysteemeitä ilman että kivi vielä välttämättä poistuisi Marsista. En nyt  lonkalta muista dynaamikkojen tuoreimpia mallinnustuloksia, mutta minusta tuo 1,7 miljardia vuotta on useita suuruusluokkia liian iso lukema matka-ajaksi Marsista Maahan. Yleensä kondriittien kosmisille säteille altistumisiät (cosmic ray exposure ages) mitataan suunnilleen kymmenissä miljoonissa vuosissa, ja Mars-meteoriiteille nuo altistumisiät ovat vielä pienempiä, siis luokkaa miljoonia vuosia.

Tämä NWA 7533:han on (erittäin suurella todennäköisyydellä) NWA 7034:n pari, josta epäluotettavammalla rubidium-strontium-menetelmällä saatiin iäksi noin kaksi miljardia vuotta. Eli mitä tarkemmin noita kahta tutkitaan, sitä enemmän ikiä niistä varmasti irtoaa. Ongelmaksi sitten muodostuu miettiä, mitä mikäkin isotooppi-ikä loppujen lopuksi merkitsee.

Tämähän kai olisi se yksi oleellinen asia varmaan sen suhteen, että meteoriitti todellakin kertoisi Marsin kuorikerroksen muodostumisesta? - Olisiko siis niin, että tämä tieto - yhdistettynä meteoriitin geokemiallisen koostumuksen ja stratigrafian analyysiin suhteessa Spirit-luotaimelta Marsin pinnalta saatuun analyysitietoon - olisi se "riittävä näyttö", että kivenmurikalla voisi olla alkuperänsä muinaisessa Marsin kamarassa?

Ne vanhimmat zirkonit kertovat siitä Marsin varhaisimmasta historiasta, ja siitä kiinnostuneiden kannalta kaikki muu on sitten enemmän tai vähemmän kiusallista kohinaa. Nuoremmasta historiasta kiinnostuneiden kannalta tästä kohinastakin sitten epäilemättä löytyy jos jonkinlaista kiehtovaa detaljia. Tämän ja 7034:n geokemia ja isotoopit eivät muuhun kuin Marsiin sovi, vaikka poikkeamia perusmarsilaisiin nähden onkin, eli sinänsä marsilaisesta alkuperästä ei hirveästi pitäisi epäselvyyttä olla.

Kertookohan tämän Letter-artikkelin relevanssista sen poikkeuksellinen (?) julkaisunopeus: "Received 4 July; accepted 10 October 2013. Published online 20 November 2013."

Onhan tuo kieltämättä nopea, mutta ei Naturelle mitenkään poikkeuksellisen nopea. Veikkaisin, että sattui vaan olemaan sukkelat esitarkastajat, joilla ei ollut paljon moitittavaa.