Geoxideerde ijzermineralen op de maan stelden onderzoekers voor een raadsel. Maar nu denken ze de aanwezigheid van de mineralen te kunnen verklaren.

Mars wordt ook wel door zijn oranje-rode kleur de ‘rode planeet’ genoemd. Ondertussen weten we dat Mars die kleur heeft omdat de rotsen op Mars roest bevatten. IJzer op het oppervlak, gecombineerd met water en zuurstof uit het oude verleden geven Mars zijn rode gloed. Maar wist je dat ook de luchtloze maan roest bevat? Het stelde wetenschappers voor een raadsel. Maar nu komen ze in een nieuwe studie met een mogelijke verklaring.

Hematiet
Tot verbazing van vele planetaire wetenschappers ontdekten onderzoekers geoxideerde ijzermineralen op de maan, zogenoemd hematiet. Dit mineraal is een vorm van ijzeroxide, of roest, dat wordt geproduceerd wanneer ijzer wordt blootgesteld aan zuurstof en water. Het maanoppervlak en het binnenste zijn echter vrijwel verstoken van zuurstof. Bovendien bombardeert zonnewind onze natuurlijke satelliet met waterstof, wat de vorming van hematiet moeilijker maakt. En dus is het de vraag hoe hematiet op de maan gevormd wordt. “Het is heel raadselachtig,” stelt onderzoeksleider Shuai Li. “De maan is niet echt een geschikte omgeving voor hematiet.”


Twijfel
Meerdere wetenschappers trokken de vondst van hematiet op de maan dan ook in twijfel. “In eerste instantie geloofde ik het totaal niet,” zegt onderzoeker Abigail Fraeman. “Het zou niet moeten bestaan op basis van de omstandigheden op de maan. Maar sinds we water op de maan hebben ontdekt, speculeren sommigen dat er een grotere verscheidenheid aan mineralen op de maan voor kan komen dan we ons realiseren.” Na een grondige analyse blijkt dat de gegevens er inderdaad op wijzen dat er op de polen van de maan hematiet te vinden is. “Er moet een verklaring zijn waarom dit op de maan voorkomt,” stelt onderzoeker Vivian Sun.

Met rood is aangegeven waar er precies op de maan hematiet is aangetroffen. Afbeelding: Shuai Li

De onderzoekers besloten op zoek te gaan naar een sluitende verklaring voor het ontstaan van roest op de maan. En in een nieuwe studie doen ze die uit de doeken. Hoewel de maan geen atmosfeer heeft, zijn er wel sporen van zuurstof te vinden. Hoe? Door toedoen van onze thuisplaneet. Zuurstof uit de bovenste atmosfeer van de aarde wordt naar het maanoppervlak geblazen door zonnewind, wanneer de maan zich in de ‘magnetotail’ – de lange, magnetische ‘staart’ – van de aarde bevindt. En dat klinkt geloofwaardig. De onderzoekers troffen namelijk meer hematiet aan op de naar de aarde gerichte zijde van de maan, dan aan de andere kant. “Het suggereert dat zuurstof op aarde de vorming van hematiet op de maan zou kunnen aandrijven,” concludeert Li.

Waterstof
Dan is er nog het probleem van waterstof die door zonnewind naar de maan wordt geblazen en de vorming van hematiet in de weg zit. En ook hier heeft onze thuisplaneet weer een vinger in de pap. Naast dat onze aarde zuurstof naar de maan vervoert, blokkeert ze tijdens bepaalde perioden in de maancyclus meer dan 99 procent van de zonnewind (met name wanneer het volle maan is). Het betekent dat af en toe de omstandigheden op de maan gunstig genoeg zijn voor de vorming van roest. “De aarde heeft mogelijk een belangrijke rol gespeeld in de evolutie van het maanoppervlak,” aldus Li.


Water
Het derde stukje in de puzzel is water. Hoewel het grootste deel van de maan kurkdroog is, weten we dat er waterijs te vinden is in beschaduwde maankraters aan de achterzijde van de maan. Het hematiet werd echter ver weg van dit ijs ontdekt. Mogelijk ligt het antwoord dan ook in de watermoleculen die zich in het maanoppervlak ophouden. Snel bewegende stofdeeltjes bekogelen de maan regelmatig. Mogelijk bevatten deze stofdeeltjes watermoleculen die vervolgens gemengd worden met ijzer in de maangrond. Precies op de juiste momenten – wanneer de maan is afgeschermd van de zonnewind en er zuurstof aanwezig is – kunnen er chemische reacties optreden die uiteindelijk leiden tot de vorming van roest.

Theorie
Hoewel het een aanvaardbare theorie is, is het vraagstuk nog niet opgelost. Want het is nog een mysterie waarom er ook kleinere hoeveelheden hematiet voorkomen aan de andere kant van de maan. Weggeblazen zuurstof van de aarde zou deze regionen namelijk niet moeten kunnen bereiken. Toch licht de studie een tipje van de sluier. Bovendien kan het model ook helpen verklaren hoe er op andere luchtloze hemellichamen zoals planetoïden hematiet kan ontstaan. “Het kan zijn dat kleine beetjes water en stofdeeltjes ervoor zorgen dat ijzer op deze hemellichamen roest,” betoogt Fraeman.

Het onderzoeksteam hoopt dat de aankomende ARTEMIS-missies van NASA hematietmonsters mee terug naar de aarde zullen nemen. Chemische kenmerken van die monsters zullen dan onthullen of het maanhematiet wordt geoxideerd door zuurstof afkomstig van de aarde. Bovendien zou dit kunnen helpen bij het in kaart brengen van de evolutie van de atmosfeer van de aarde in de afgelopen miljarden jaren. Mogelijk hoeven we dus niet eens lang op een antwoord te wachten. NASA is van plan om begin volgend jaar al tientallen nieuwe instrumenten naar de maan te sturen om de natuurlijke satelliet grondig te bestuderen. Vervolgens staan bemande missies gepland voor 2024. En dan zal het mysterie voor eens en voor altijd ontrafeld worden.