Nieuw bewijsmateriaal over het buitenaardse juweel van Toetanchamon
Onder de schatten die in het graf van Toetanchamon werden gevonden, bevond zich een uitgebreid sieraad, waarvan een deel een scarabee van glas was, ontstaan door de vernietiging van een ruimtesteen (meteoriet of asteroïde) die ofwel in Noord-Afrika viel of boven dat gebied uiteenviel. Wetenschappers die het mysterieuze ‘buitenaardse glas’ van Noord-Afrika onderzoeken, hebben nieuw bewijsmateriaal ontdekt over de gewelddadige gebeurtenis die dit glas heeft gecreëerd.
Het vreemde gele materiaal, bekend als Libisch Woestijnglas, is verspreid over gebieden in Egypte en Libië en is vermoedelijk ontstaan tijdens een extreme kosmische gebeurtenis zo’n 29 miljoen jaar geleden. Nu hebben onderzoekers een zeldzame zirkoonstructuur ontdekt, verborgen in het glas, die lijkt te zijn gevormd nadat het mineraal volledig was gesmolten en vervolgens zeer snel herkristalliseerde.
De bevinding suggereert dat het glas werd blootgesteld aan temperaturen van meer dan 2.250 graden Celsius, hoog genoeg om een van de meest duurzame mineralen op aarde vloeibaar te maken. De onderzoekers geloven dat het kristal een microscopisch ‘record’ van die gebeurtenis heeft bewaard, waarin bewijsmateriaal werd vastgelegd van de extreme hitte en snelle afkoeling waardoor het glas ontstond.
Wetenschappers zijn het nog steeds niet eens over wat er precies is gebeurd. Sommigen geloven dat een asteroïde op de aarde is neergestort, terwijl anderen beweren dat een ruimtesteen met voldoende kracht in de atmosfeer is geëxplodeerd om de woestijn beneden te smelten.
De nieuwe gegevens lossen de controverse niet op, maar leveren wel het sterkste bewijs tot nu toe dat de gebeurtenis gepaard ging met extreem hoge temperaturen en plaatsvond onder bijzonder chaotische omstandigheden. De ontdekking werpt nieuw licht op de oorsprong van het mysterieuze glas dat de oude Egyptenaren zo hoog waardeerden dat ze stukken ervan in het graf van Toetanchamon plaatsten.
De heersende theorieën omvatten een cataclysmische kosmische gebeurtenis. Eén mogelijkheid is dat een asteroïde of komeet op de aarde botste, waardoor enorme temperaturen en druk ontstonden waardoor silicarijke rotsen smolten en in glas veranderden. Een andere theorie stelt dat een ruimtelichaam in de atmosfeer explodeerde voordat het de grond bereikte, waarbij voldoende energie vrijkwam om de woestijn oververhit te laten raken zonder een inslagkrater achter te laten.
Het grootste probleem voor onderzoekers is dat er geen definitieve inslagkrater is gevonden die aansluit op het veld waar het glas zich bevindt. Er zijn van tijd tot tijd verschillende kraterkandidaten voorgesteld, maar geen enkele heeft de wetenschappelijke toetsing doorstaan. De afwezigheid van een dergelijke krater voedt de voortdurende controverse en heeft het Libische Woestijnglas tot een van de meest hardnekkige mysteries van de planetaire wetenschap gemaakt.
In de nieuwe studie onderzochten onderzoekers van de Universiteit van Milano-Bicocca in Milaan een kleine insluiting van zirkonium verborgen in een monster van het glas. Dit materiaal is gevonden in oude sieraden, waaronder een scarabee die uit het glas zelf was gesneden en die deel uitmaakte van een sieraad dat naast Toetanchamon stond.
Zirkoon is een extreem duurzaam mineraal dat vaak door geologen wordt gebruikt om oude gebeurtenissen te reconstrueren, omdat het omstandigheden kan overleven die veel andere mineralen vernietigen. Wat ze vonden was anders dan alles wat eerder in het Libische Woestijnglas werd gerapporteerd.
De kleine zirkoon had een diameter van slechts ongeveer 20 micrometer – minder dan de dikte van een mensenhaar – maar vertoonde een ongewone vertakte, dendritische structuur. Wetenschappers geloven dat deze vorm zich extreem snel ontwikkelde uit gesmolten materiaal toen het glas afkoelde.
Om dit te onderzoeken gebruikte het team geavanceerde beeldvormingstechnieken die het onderzoek van structuren op nanoschaal mogelijk maken. Deze omvatten elektronenmicroscopie en driedimensionale diffractiemethoden waarmee ze de interne structuur van het kristal in indrukwekkend detail konden bestuderen.
Uit chemische analyses bleek dat het glas dat tussen de zirkonia-takken zat, enigszins verschilde van het omringende Libische woestijnglas. Het bevatte hogere concentraties aluminium en zirkonium, wat erop wijst dat het waarschijnlijk afkomstig was van een afzonderlijke druppel gesmolten materiaal dat onafhankelijk van de rest van het glas afkoelde en stolde.
De onderzoekers ontdekten ook iets onverwachts: er waren geen sporen van mineralen die normaal verschijnen als zirkoon wordt gesmolten en afgekoeld. In plaats daarvan bleven alle kristallen die ze onderzochten zirkoon. Dit suggereert dat de oorspronkelijke zirkoonkorrel zo sterk werd verhit dat deze volledig smolt voordat hij snel herkristalliseerde, waarbij verschillende tussenstappen werden overgeslagen die wetenschappers normaal zouden verwachten te observeren.
Verdere analyse toonde kleine verschillen aan in de atomaire structuur van het opgesloten glas vergeleken met het omringende materiaal. De bindingen tussen atomen in het gevangen glas waren iets langer, wat aangeeft dat tijdens het afkoelen een ander thermisch pad werd gevolgd.
Volgens de onderzoekers versterkt dit het idee dat het zirkonium is gevormd uit een klein druppeltje gesmolten materiaal dat geïsoleerd raakte in de grotere massa gesmolten glas. De bevindingen suggereren dat het zirkoonkristal een microscopisch beeld vormt van een extreem gewelddadige gebeurtenis.
Op basis van de chemische samenstelling van het zirkoon en het omringende glas schatten ze dat de temperatuur waarschijnlijk boven de 2.250 graden Celsius zou liggen.
Ter vergelijking: de lava van de meeste vulkaanuitbarstingen bereikt een temperatuur van ongeveer 700 tot 1200 graden Celsius, wat betekent dat de gebeurtenis waarbij het glas ontstond aanzienlijk heter was dan veel vulkanische processen. De onderzoekers beschreven de omstandigheden als ver verwijderd van thermodynamisch evenwicht, wat betekent dat het materiaal zo snel opwarmde en afkoelde dat normale geologische processen geen tijd hadden om zich te ontwikkelen.
Ze merkten op dat de ongebruikelijke structuur van het kristal doet vermoeden dat het gevormd werd tijdens een chaotische opeenvolging van smelten en snel stollen, waarbij bewijsmateriaal bewaard bleef van de extreme omstandigheden waarin het glas ontstond. Het onderzoek bracht ook subtiele verschillen aan het licht tussen het glas dat gevangen zat in de zirkoonstructuur en het omringende Libische woestijnglas.
Deze verschillen geven aan dat het materiaal oorspronkelijk als een afzonderlijk smeltdruppeltje heeft bestaan voordat het tijdens het afkoelen werd opgevangen en bewaard. Hoewel de ontdekking het sterkste bewijs tot nu toe levert voor extreme verhitting, lost het de al lang bestaande controverse over de oorsprong van het glas niet definitief op.
