Jon Larsen - Jakten på stjernstøvet (sample)

Jon Larsen

JAKTEN PÅ STJERNESTØVET MIKROMETEORITTER OG ANDRE SFERULER

Arthaus DGB | Kunstbokforlaget DEN GYLDNE BANAN © Jon Larsen MMXVII

72

FORORD Er det mulig å finne mikrometeoritter i bebodde områder av kloden?

Spørsmålet har blitt stilt i hundre år, men på tross av utallige forsøk på å finne det fantasieggende stjernestøvet har svaret frem til nå vært nei. Dette ble bekreftet av samtlige forskere på feltet da jeg begynte å lete.

I mellomtiden har kunnskapen om disse merkelige småsteinene fra verdensrommet gradvis økt. Det går en rød tråd gjennom forskningen fra de første pionerene John Murray og Adolf Erik Nordenskiöld til Lucien Rudaux og Harvey H. Nininger. Med Donald E. Brownlee og Michel Maurette på 1960-tallet tok mikrometeorittforskningen steget over i ekte vitenskap. Og gjennom de siste tiårene har forskningen akselerert, ikke minst takket være Susan Taylor, som oppdaget mikrometeoritter i drikkevannsbrønnen på Sydpolen, Matthew Genge som klassifiserte dem og Michael Zolensky fra NASA som har hentet tilbake kosmisk støv fra kometer og asteroider. I dag er det en voksende faglitteratur på dette området, men svaret på det innledende spørsmålet er fortsatt nei.

Det har imidlertid blitt funnet mikrometeoritter i Antarktis, i gamle avsetningsbergarter, øde ørkener og på isbreer, altså steder som skjærer klar av menneskelig påvirkning. I bebodde områder av kloden har veggen av forurensningspartikler vært uoverstigelig.

Det er derfor en glede å kunne presentere et prosjekt med systematiske undersøkelser av alle typer menneskeskapte og naturlig forekommende sferuler i et empirisk forsøk på å finne mikrometeoritter i bebodde områder.

Denne forskningen har resultert i en ny samling mikrometeoritter, funnet på norske hustak. Funnene har blitt analysert ved flere institusjoner, inkludert verifisering ved Naturhistorisk Museum i London. Den nye samlingen urbane kosmiske sferuler presenteres her for første gang, samtidig som de underliggende dataene er publisert i en fagartikkel i tidsskriftet Geology.

Uten å vite hvordan mikrometeoritter egentlig ser ut ville det ikke være mulig å finne dem, og i denne boken vises mikrometeoritter for første gang i høyoppløste fargebilder. Dette har blitt mulig takket være ny mikrofoto-­ teknikk utviklet sammen med min briljante kollega Jan Braly Kihle – sine qua non!

Dette forskningsprosjektet hadde heller ikke vært mulig uten bidrag i form av analyser ved Elektronmikroskopisk felleslaboratorium (EFL) i Bergen, utført av Egil Severin Erichsen, Irene Heggestad og Gunnar Sælen(UiB), SEMlaboratoriet ved Universitetet i Oslo (UiO) ved Berit Løken Berg, Brit Lisa Skjelkvåle og Henning Dypvik, samt Naturhistorisk Museum (NHM) i Oslo, ved Rune Selbekk, Harald Folvik og vår norske meteorittekspert Morten Bilet.

En varm takk til disse! Men fremfor alt en helt spesiell takk til Matthew Genge ved Imperial College i London, som ikke bare verifiserte mine første mikrometeoritter, men som har vært min mentor pro bono, og som tok initiativ til den avgjørende mikroprobe-analysen av verdens første urbane mikrometeoritter ved NHM i London.

Jon Larsen

3

INNHOLD

1 Forord 2 Innhold 4 Jakten på stjernestøvet 9 Verifisering av mikrometeoritter 10 Dannelse og klassifisering DEL 1 MIKROMETEORITTER 15 Elektronmikroskopi 22 Den nye samlingen DEL 2 UTENOMJORDISKE SFERULER 74 Ablasjons-sferuler 76 Kondruler DEL 3 MENNESKESKAPTE SFERULER

4

80 84 86 89 90 92 94 97 99 101 105 108 111 113 116 118

Magnetiske sferuler, I-type Massive jern-sferuler Kjerner og nuggets Fra sveiseverkstedet Gnister Ikkemagnetiske glass-sferuler Fra damplokomotivet Tertiten Mineralull Hva skjedde i Trondheim?

Fyrverkeri Sorte, magnetiske sferuler Takstein og shingel Glassaktig karbonslagg Røde slaggperler Spor av mennesker Andre typer sferuler

Del 4 NATURLIG FOREKOMMENDE, JORDISKE SFERULER

121 123 124 128 130 132 134 135 139 141 143 145

Runde mineralkorn Magnetitt Truffet av lynet Organisk forvirring Mikrotektitter Sferuler fra Lonar krateret Darwin glass Et russisk mysterium Iberulitter Grotteperler, ooider og pisolitter Pelés tårer Krystaller i veistøvet

148 Å lete etter mikrometeoritter 164 Her ble mikrometeorittene funnet

244

JAKTEN PÅ STJERNESTØVET Mikrometeorittene tilhører det eldste stoffet som finnes, mineralrester fra før planetene ble dannet. De kan til og med inneholde ekte stjernestøv, interstellare partikler som er eldre enn Solen og som har reist lengre enn alt annet på Jorden. Vi er fortsatt bare i begynnelsen av utforskningen av disse utenomjordiske småsteinene, men de er rundt oss på alle kanter.

Etter en hendelse i 2009, da en liten sferule bokstavelig talt landet på bordet foran meg, prøvde jeg å finne ut mer om dem, og ble raskt besnæret av den påfallende motsetningen mellom den antatte influxraten (se side 12) og det etablerte faktum at det ikke er mulig å finne dem i bebodde områder. Takket være Gunnar Sælen ved Universitetet i Bergen fikk jeg tilgang til biblioteket der og det som fantes av fagartikler om emnet. Det ble raskt klart at problemet egentlig lå i den uutforskede veggen av menneskeskapte partikler vi omgir oss med. Som vi skal se fra side 80 og utover, lager kraftverktøy og en rekke menneskelige aktiviteter små smeltekuler som til å begynne med kan forveksles med mikrometeoritter. Å plukke ut én utenomjordisk partikkel blant milliarder andre krever kunnskap både om hva man leter etter, og hva man kan overse. Til å begynne med visste jeg ingen av delene. Faglitteraturens illustrasjoner av mikrometeoritter er nesten uten unntak sort/hvitt-bilder av gjennomskårne partikler (se side 14-21), tatt gjennom elektronmikroskop, men de sier lite om hvordan mikrometeorittene egentlig ser ut. Og når det gjelder de forvirrende forurensningspartiklene, så verserte det spekulasjoner om typer, opphav og utbredelse, men lite empiri. Det har riktignok vært tilløp til forskning på dette tidligere, fra NASAs komparative analyse av kosmiske og industrielle sferuler på 60-tallet, til nyere studier av veistøv fra blant annet India og Ungarn, men disse har vært fragmentariske, og uten unntak konkludert med at det ikke er mulig å skille det ene fra det andre. Den norske forskeren Norvald Gjelsvik forsøkte å finne urbane mikrometeoritter for 50 år siden, men fant ingen støtte hverken i litteraturen eller hos sine veiledere, og måtte kaste inn håndkleet. På den annen side har det vært en rekke skoleforsøk for å finne mikrometeoritter i takrenner, men ingen av disse har resultert i verifisering av utenomjordisk materiale.

Våren 2010 satte jeg i gang med systematiske undersøkelser av alle slags typer støv og småpartikler i Osloområdet. Til å begynne med konsentrerte jeg meg om himmelvendte harde flater hvor småpartikler kunne ha samlet seg opp over tid, som veier, tak, parkeringsplasser og industriområder, men utvidet etter hvert letingen til andre byer, Norge på langs (to ganger), andre land, fjell, strandsand, breer, ørkener – over alt. Seks år senere kunne jeg se tilbake på nesten 1000 feltsøk i bortimot 50 forskjellige land, alle kontinenter representert. Prøvene ble først undersøkt i et stereomikroskop, og interessante partikler ble plukket ut manuelt, fotografert med et usb-mikroskop og arkivert. Jeg etablerte en foto-database (som nå inneholder over 40.000 bilder av individuelle objekter), førte illustrert journal og forsøkte å se etter mønstre (faktor analyse), mens jeg satte min lit til den rene empiri. For å dele resultatene med likesinnede opprettet jeg Project Stardust på facebook.

I begynnelsen virket antallet antropogene og naturlig forekommende jordiske sferuler uendelig og kaotisk

7

s­ ammensatt, men etter hvert begynte jeg gradvis å gjenkjenne de vanligste typene. Det er overraskende små variasjoner av hvilke typer sferuler som finnes i sammenliknbare miljøer rundt om på kloden, og de 25 typene som er vist i denne boken utgjør meste­ parten av alle sferuler som finnes. Mikrometeoritter er sjeldne, men jevnt fordelt over alt, så en overhyppighet av én type sferule på ett sted er en av flere indikasjoner på jordisk opphav.

1

Gjennombruddet i forskningen min kom 4. februar 2015 da Matthew Genge kunne verifisere den første norske mikrometeoritten, som samtidig ble verdens første «urbane» mikrometeoritt.

Steinen er kun 0,27 millimeter i diameter, og ble funnet i en takrenne i Brevik, Nordre Frogn i Akershus. Den er av typen gitter­ olivin med små magnetittkrystaller spredt utover overflaten (se bildet øverst på denne siden). Omsider visste jeg hva jeg skulle lete etter, og begynte øyeblikkelig å se etter liknende steiner, og fant dem. I løpet av den første sesongen identifiserte jeg over 500 rykende ferske mikrometeoritter, og alle de vanligste typene fra klassi­fikasjonen.

For a kunne se enda nærmere på dem konstruerte Jan Braly Kihle og jeg en fotorigg basert på et Olympus kamera med en rekke modifiserte eller spesialkonstruerte komponenter og med skreddersydd programvare. Dette gjør at vi i denne boken for første gang kan se mikrometeorittene i farger. Det er helt nødvendig å studere morfologien i detalj for å kunne gjenkjenne mikrometeorittene blant milliarder av andre partikler under mikroskopet.

De fleste mikrometeorittene har kondrittisk kjemisk sammensetning. Dette er vanlig i primitive meteoritter, men uvanlig i jordisk, prosessert geologi. Når en mikrometeoroide kommer inn i Jordens atmosfære i høy hastighet og bratt vinkel (se side 13) gjennomgår den en lynrask og unik omdanning: Smelting, differensiering og rekrystallisering. Resultatet er en stein med aerodynamiske former som ikke likner noe annet nede på Jorden. Disse formene, sammen med overflate-teksturene (se side 10-11), fargene, grad av gjennomskinnelighet og dendrittiske magnetittkrystaller eller strategisk plasserte metallperler på overflaten, er i de fleste tilfeller tilstrekkelig for identifisering av en mikrometeoritt under mikroskopet. Ved tvil anbefales en kjemisk analyse.

Denne boken er delt inn i to deler. Første halvpart er kun om mikrometeoritter, og den andre halvparten er igjen delt opp i tre: Utenomjordiske sferuler (som ikke er mikrometeoritter), menneskeskapte sferuler og tilslutt naturlig forekommende, jordiske sferuler. Jeg tror boken kan brukes som et veikart gjennom labyrinten av småpartikler i støvet fra bebodde områder. Dette er den første populariserte boken i verden om dette emnet, men definitivt ikke siste ord om saken. Med tilgang til denne nye og potensielt store kilden til ferskt materiale fra verdens­ rommet, kan det være duket for nye oppdagelser om dannelsen av Solsystemet, og til syvende og sist hvem vi mennesker er.

8

VERIFISERING AV MIKROMETEORITTER Et tilbakevendende spørsmål om mikrometeoritter er: Hvordan kan de verifiseres? Det korte svaret er: Så lenge de er kondrittiske og har de riktige teksturene.

Det endelige beviset for mikrometeorittenes utenomjordiske opphav ble funnet for mer enn 25 år siden, ved hjelp av massespektrometriske målinger av de kosmiske edelgass-isotopene. Alle partikler som har vært eksponert for den høyenergiske kosmiske strålingen ute i verdensrommet blir alterert, og disse små forandringene i atomene kan måles ved hjelp av massespektrometri.

Det finnes imidlertid enklere måter å identifisere mikrometeoritter. De fleste mikrometeorittene har en karakteristisk kondrittisk sammensetning, som kan fastslås i en enkel kjemisk (EDS) analyse. Nederst på siden ser vi et typisk kondrittisk spekter, fra mikrometeoritt nummer 445 (se bilde på side 47), som ble funnet i en takrenne i Skrautvål i Valdres.

Et annet kriterium for utenomjordisk opphav vil være om partikkelen har en hel eller delvis magnetitt-rim.

Kjemisk bundet jern i meteoroiden forbinder seg med oksygen i atmosfæren og danner karakteristiske krystaller på overflaten. Tilstedeværelse av nikkel kan dessuten være en indikator for utenomjordisk opphav. Fravær av nikkel utelukker imidlertid ikke dette, ettersom metallet ofte differensieres til en kjerne inne i meteoroiden, og ikke er målbart på overflaten. I mange tilfeller vil tregheten i den tyngre metallkjernen presse den fremover i fartsretningen under den atmosfæriske oppbremsingen, og på om lag 5% av de kosmiske sferulene kan vi se en metallkjerne på overflaten, ofte med en hinne av jernoksid/sulfid som dekker nikkelet inni (se side 45). Andre ganger kan vi bare se et hull hvor en metallkjerne har falt ut.

Med litt erfaring vil selve plasseringen av en slik metallperle på en mikrometeoritt-kandidat kunne røpe om partikkelen har aerodynamiske egenskaper som avspeiler dannelse i flukt gjennom atmosfæren. På grunn av mangelfull dokumentasjon av mikrometeorittenes utseende har ikke dette tidligere blitt brukt til identifisering av de små romsteinene.

Mikrometeoroidene gjennomgår en unik prosess i løpet av den atmosfæriske flukten: Smelting, differensiering og rekrystallisering i høy hastighet. Dette resulterer i aerodynamiske steiner med gjenkjennelige former, farger og teksturer som skiller dem fra andre jordiske objekter. I kombinasjon med kjennskap til de vanligste menneskeskapte og naturlig forekommende sferulene som presenteres i denne boken, blir det mulig for hvem som helst å plukke ut mikrometeoritter i støvet fra bebodde områder hvor som helst på kloden.

9

Massedistribusjonen av utenomjordisk materiale som faller til Jorden. Til venstre er mikrometeorittene, med en tydelig topp rundt 0,3 mm, før det faller til null mellom ca 2 millimeter og en cm. Det er her meteorene (stjerneskudd) er. Med større masse og bevegelsesenergi brenner de opp i atmosfæren og etterlater seg kun meteorittiske røkpartikler. Fra en cm og opp til et par meter er meteorittene, og helt til høyre de gigantiske, men sjeldne ­asteroidene.

Mikrometeorittene er den klart største av de tre gruppene, med en global influx på ca 100 tonn i døgnet, det tilsvarer ett objekt med en størrelse 0,1 mm per m2 per år. Imidlertid er en gjennomsnittlig mikrometeoritt hele 0,3 millimeter, hvilket betyr om lag 27 ganger mer masse. Derfor kan vi på et 100 kvadratmeter stort tak ikke forvente å finne 100, men kanskje fire mikrometeoritter i året.

0,2 mm

0,3 mm

0,4 mm

2,0 mm

1,0 cm

10 m

Mikrometeoroidene kommer inn i Jordens atmosfære med en hastighet 11–70 kilometer per sekund. Avhengig av hastigheten i utgangspunktet og innfallsvinkelen i forhold til Jordens rotasjon vil topptemperaturen variere og danne de forskjellige typene mikrometeoritter. Øverst ser vi en fullstendig smeltet glass-mikrometeoritt, i midten en overgangsform mellom gitter- og finkornet olivin, og nederst en helt usmeltet type. Om lag halvparten av mikrometeoroidene som er mindre enn 0,1 millimeter myklander som usmeltet, men de fleste andre når tempera­turer mellom 1.350–2.000°C, hvilket er nok til å danne de forskjellige typene mikrometeoritter.

13

214

215 339

244

348

227

KRYPTOKRYSTALLINSKE MIKROMETEORITTER 25

73

421

440

375

349

380

GLASS MIKROMETEORITTER 49

RØDE SLAGGPERLER Denne typen sferuler finnes også spredt over hele verden, i små antall. De er magnetiske, og utviser en imponerende utseendemessig variasjon. Inni er de vanligvis ugjennomsiktig sorte, glassaktige og blærefylte. Noen ganger er blærene fylt med hvite mineraliseringer, eller de kan være åpne med en glassaktig overflate, iblant med et belegg av jernoksid. Utvendig er de rødbrune, ofte med hvite/gule utbrudd, og noen ganger har de et belegg av jernoksid.

I mange tilfeller kan man se et karakteristisk, sort «pipehull» hvor flyktige stoffer har unnsluppet.

Opphavet til disse sferulene er ikke kjent, men de er opplagt jordiske, og de viser ingen tegn til aerodynamikk, eller mikrometeorittenes karakteristiske teksturer. Kanskje er de fulguritter (se side 124), eller produkter fra en type forbrenning (side 94), eller kanskje slagg fra sveising? Størrelsen er ~0,1–10,0 mm, hvilket er for stort for å kunne komme fra en vanlig forbrenningsmotor. De forekommer relativt hyppig i takrenna på høye bygninger, hvilket kan lede mistanken i retning av at de er fulguritter – smeltepartikler fra lynnedslag.

113

Å LETE ETTER MIKROMETEORITTER Mikrometeoritter faller som et mildt, kosmisk regn over Jorden, jevnt fordelt over alt, så vi kan lete der vi er. Byens harde flater er på mange måter ekstra gunstige for å jakte på stjernestøv. Vi kan lete på tak, i takrenner, på parkeringsplasser og i veistøvet, det er bare fantasien som setter grenser. Hver flate på 100 kvadratmeter mottar statistisk totre kosmiske sferuler per år, så akkumulasjon over tid er nøkkelbegrepet. Vær og vind sorterer løspartiklene etter størrelse og tetthet, og med litt erfaring kan man vurdere hva som er lovende steder å lete. Vi er fortsatt bare i begynnelsen av utforskningen av mikrometeorittene, og i årene som kommer vil metodikken videreutvikles og resultatene bli enda bedre. Det er for eksempel fortsatt noen sjeldne typer mikrometeoritter som ennå ikke er funnet i Norge, og det vil kanskje bli oppdaget nye typer som kan supplere den eksisterende klassifikasjonen fra 2008.

Forfatteren av denne boken har gjennomført ca 1000 feltsøk i alle tenkelige typer miljøer, fra tørr ørken, til havbunn, bre og strand, skog, jord og myr, elvegrus, korallsand, industritomter, bysentra og bondegårder, men det er helt klart ett miljø som er gunstigere enn alle andre: hustak, og jo større og eldre, desto bedre.

En gammel takrenne på et stort bygg som har stått i mange år vil kunne inneholde mange mikrometeoritter.

Dersom skråtaket har glassert takstein, metallplater, lappskifer eller annet som ikke avgir for mange partikler, øker oddsen ytterligere for å finne de utenomjordiske steinene, men alle slags tak fungerer som oppsamling for mikrometeoritter. På side 105–111 ser du de vanligste typene menneskeskapte sferuler fra tak med takstein og shingeltak skjøtet med asfaltlim. Enkelte steder er hele takrenna full av slike partikler.

På en tørr dag kan du trekke ut de magnetiske partiklene fra takrenna direkte, bare sørg for å løsne de sammenkittede partiklene i bunnen med en stiv børste. Er det fuktig, eller takrenna er full av mose, blader, kongler og jord, kan det være best å skrape opp alt innhold fra takrenna, og ta det med ned i plastsekker, og skille ut bunnfallet av mineralpartikler fra det organiske materialet i kar med vann etter gjentatte skyllinger, såkalt flotasjon.

Aller best resultat har jeg fått ved å finne et stort, flatt tak som har akkumulert nedfall over mange år. Dersom

149

taktekket er av vinyl, som ikke avgir egne partikler, og bygget har meterhøye sikkerhetsvegger langs kanten, vil hele taket fungere som en «felle» hvor mikrometeorittene ikke kan unnslippe. På slike industribygg, idretts­ arenaer eller skoler kan det ligge hundrevis av mikrometeoritter som bare venter på å bli reddet. Husk alltid å innhente tillatelse på forhånd før du klatrer opp på taket, og utvis varsomhet. Jeg bruker hansker, og burde antakelig også bruke munnbind for å unngå mikroorganismer fra fuglenes etterlatenskaper.

Gå opp på taket på en tørr dag, og fei sammen løse partikler med en feiekost. Ofte vil partiklene ha samlet seg i tørre kaker rundt sluk, langs kanter og i hjørner. Løsne det som er fast og trekk ut de magnetiske partiklene med en magnet. På de neste sidene forklares fremgangsmåten i detalj, men jeg vil anbefale alle å bruke fantasien og prøve ut nye metoder.

Når du er nede fra taket må støvprøven renses i rikelig med vann, og kanskje litt oppvaskmaskinmiddel. Da får du renset overflaten på mikrometeorittene og skylt bort de minste støvpartiklene under 0,1 millimeter. Det er viktig å rense prøven på denne måten, for uten å kunne se overflatestrukturene i mikroskopet er det ikke mulig å gjenkjenne mikrometeorittene og skille dem fra de andre partiklene.

Deretter kan prøven settes til tørk i en skål. Når alt er tørt kan du på nytt trekke ut det som er magnetisk, og sikte deg inn på riktig partikkelstørrelse ved hjelp av sil. Mikrometeorittene er vanligvis 0,2–0,4 millimeter i ­diameter. Til slutt er det ofte bare 1/10 av den originale støvprøven igjen, og da kan vi begynne å lete etter nåla i høystakken. Ved å sammenlikne med bildene i denne boken, hvordan mikrometeoritter ser ut, og hva som kjenne­tegner de andre typene sferuler, så vil enhver kunne finne «stjernestøv» i nærmeste takrenne.

150

151

1. MAGNET I samlingen av mikrometeoritter fra drikkevannsbrønnen på Sydpolen er ca 80% magnetiske, det er kun de fullstendig smeltede glass-mikrometeorittene som ikke er det, så ved å bruke en magnet tar du en snarvei til å finne de utenomjordiske sferulene. Imidlertid er det, som beskrevet i denne boken, også en rekke jordiske partikler som er magnetiske.

Neodym-magneten på bildet er den jeg har brukt for å finne mikrometeorittene i denne boka. Den har en dia­ meter på 40 millimeter, er kjøpt hos Clas Ohlson og har en praktisk krok å holde i. Det finnes større magneter på nettet, og det går antakelig an å konstruere et elektromagnetisk instrument på skaft som gjør det mer skånsomt for ryggen. Bruk fantasien!

2. HA MAGNETEN I EN PLASTPOSE Ha magneten i en liten, forseglet plastpose (pose nr én). Dette er for å holde magneten ren, og for å unngå å overføre partikler fra ett prøvested til et annet. Skift pose mellom hver prøvetaking, eller oftere. Slike poser selges i pakker av 100 stk for ca 40 kroner.

Dersom du har mulighet for å lete etter mikrometeoritter på øde steder, eller vil forsøke å overvåke en takflate for å se etter variasjoner i nedfallet over tid (for eksempel i forbindelse med de årlig tilbakevendende meteor­ svermene) er det spesielt viktig å ha maksimal renhet.

152