Gruskornen berättar solsystemets historia

Martin Whitehouse visar vägen in genom en oansenlig dörr i den södra flygeln på Naturhistoriska riksmuseet i Stockholm. Besökare i den offentliga delen av museet tänker nog sällan på att stora delar av byggnaderna gömmer forskarkontor och laboratorier. Martin Whitehouse är geolog, professor och föreståndare för ett nationellt laboratorium med internationella kontakter som kallas Nordsims. Här analyseras olika mineralprover, både från jorden och från rymden.

Analyserna görs med en ”jonmikrosond”. Namnet till trots tar maskinen upp ett rum stort nog att rymma en skolklass. Den körs i stort sett dygnet runt, berättar Martin Whitehouse. Efter att ett experiment har förberetts kan en dator styra mätningarna, ända tills proverna behöver bytas ut.

– Vi geologer är datahungriga – vi vill göra samma typ av mätning gång på gång på olika material, så vi behöver ett instrument som fungerar som en arbetshäst.

Med hjälp av maskinen mäter de halten av olika isotoper, varianter av samma grundämne som skiljer sig lite i massa. Proportionerna kan till exempel avslöja en stens ålder, eller ge information om omgivningen där den bildades.

I rummet intill sitter en forskare och analyserar prover av kiselalger, bara några veckor gamla, för att lära sig mer om ekologiska samband och organismers ämnesomsättning i vatten. Martin Whitehouse hjälper honom att byta ut proverna i maskinen. Själv forskar han mest på stenar som bildats för miljoner eller miljarder år sedan.

Ur ett litet kassaskåp fiskar Martin Whitehouse fram brickor med små gruskorn. De flesta av dem är inkapslade i plast, men några ligger lösa i burkar.

– Den här kommer du att gilla. Det är en bit av månen som du faktiskt kan hålla i handen, säger Martin Whitehouse.

Han plockar upp en svart flisa sågad ur en meteorit. Den har slungats ut från månens yta vid ett nedslag, och efter tusentals eller miljontals år i rymden fallit ner i en öken i nordvästra Afrika där den hittats av en meteoritletare.

I skåpet finns också bitar av meteoriter från Mars. Men meteoriter är slumpartade prover, så det är också intressant att undersöka material som tagits från en känd plats. På en bricka finns rader med prover som hämtats från månen under det amerikanska Apolloprogrammet 1969–1972.

Varje liten sten är inkapslad i epoxiplast, varpå hela paketet slipats ner så att en yta av stenen är frilagd. Ytan har sedan täckts med ett skikt av guld, så tunt att det inte hindrar maskinen från att komma åt materialet under.

– Guldet är till för att leda bort elektrisk laddning, säger Martin Whitehouse.

Maskinen skjuter loss material från stenens yta genom att bombardera den med en mycket smal jonstråle. Materialet leds sedan vidare genom maskinen och analyseras. Så lite material används att det behövs mikroskop för att se var det har tagits.

Som exempel på hur det kan fungera visar Martin Whitehouse en förstorad bild av kristaller av mineralet zirkon. Kristallerna är uppbyggda i olika skikt som har bildats när jordskorpan har knådats av geologiska krafter, så att stenen kristallen satt i har hettats upp och smält. När zirkon bildas stöter det bort bly, men kapslar in atomer av uran och torium. Allt bly som hittas i en zirkonkristall är resultat av att dessa radioaktiva ämnen har sönderfallit efter att kristallen bildades, så halten av bly visar på åldern.

– Det här kornet är från södra Indien. De rundade kärnorna är 1,8 miljarder år gamla. Men påväxterna bildades för ungefär 500 miljoner år sedan, berättar Martin Whitehouse och pekar på markeringar i bilden som visar de små fläckar där kristallen har testats.

Med sådana ledtrådar går det att pussla ihop berggrundens historia. Martin Whitehouse själv är intresserad av de allra första kontinenterna på den unga jorden. Han berättar också om kollegor som undersöker hur den skandinaviska bergskedjan bildades i kollisionen mellan två kontinentalplattor.

Den mesta forskningen här handlar om jorden. Men fler undersökningar av andra himlakroppar kommer antagligen att göras här i framtiden. Flera länder och institutioner arbetar nu med att hämta prover från månen, kometer, asteroider och så småningom också Mars.

Men även gamla prover kan ge oväntad information. Nyligen bidrog Martin Whitehouse till upptäckten av en mikroskopisk meteorit i ett prov från månens yta. Provet forskarna undersökte hämtades hem 1970 av den obemannade sovjetiska rymdsonden Luna 16. Månen är full av kratrar, men det är ovanligt att hitta spår av meteoriterna som fallit ner där.

Det var en intressant studie att göra, men sedan anföll Ryssland Ukraina och det politiska läget gjorde det svårt att återlämna proverna. Postgången är opålitlig, och de stora budfirmorna har dragit sig ur Ryssland. Det visade sig då att det skulle fanns en konferens i Kazakstan, där både en fransk kollega och några ryska geologer skulle delta.

– Det var som när spioner överlämnade information under kalla kriget, säger Martin Whitehouse.