Onze natuurlijke satelliet blijkt veel rijker aan metalen dan gedacht. En dat geeft het verhaal over het ontstaan van de maan een verrassende wending.

Het leven op aarde zou niet mogelijk zijn zonder de maan. Onze natuurlijke satelliet houdt bijvoorbeeld de rotatieas van onze planeet stabiel, waardoor wij seizoenen kennen en het klimaat gereguleerd wordt. Maar hoe is de maan eigenlijk ontstaan? Opvallend genoeg heeft de wetenschap daar nog steeds geen sluitend antwoord op. Sterker nog, nieuwe waarnemingen maken het verhaal over de vorming van de maan zelfs een tikkie ingewikkelder.

Heersende theorie
Veel astronomen geloven dat zo’n 4,5 miljard jaar geleden – ongeveer 150 miljoen jaar na de vorming van het zonnestelsel – een planeet ter grootte van Mars, Theia genaamd, op de jonge aarde botste. Dit was een zeer gewelddadige ontmoeting, waarbij materiaal dat door die botsing los gesjord werd – de metaalarme bovenste korst van de aarde – de basis voor de maan zou vormen.


Raadselachtig
Een raadselachtig aspect van deze theorie over de vorming van de maan, is dat de maan veel ijzeroxiden bevat; een feit dat goed bekend is onder wetenschappers. En dat is eigenlijk best gek. Want als de maan is ontstaan uit metaalarm materiaal van de aarde, hoe kan de maan dan toch zoveel metalen bevatten? Om grip op de zaak te krijgen, besloten onderzoekers in een nieuwe studie de samenstelling van het stof dat zich op de bodem van de kraters op de maan bevindt, nader te bestuderen. Het onderzoeksteam gebruike radarbeelden om dit fijne stof in beeld te brengen en te karakteriseren. “We hebben de concentratie ijzeroxiden en titaandioxide in het fijnstof dat de maankraters bedekt grondig geanalyseerd,” vertelt onderzoeker Essam Heggy aan Scientias.nl. “Dit stof is door meteorietinslagen van onder het maanoppervlak naar boven geduwd. De samenstelling van dit stof weerspiegelt daarom dat van de ondergrond.”

Samenstelling
De studie werpt nieuw licht op de samenstelling van het stof dat zich op de bodem van de maankraters bevindt. Want door het metaalgehalte op de bodem van grotere en diepere kraters met dat van kleinere en ondiepere kraters te vergelijken, ontdekte het team dat de diepere kraters hogere metaalconcentraties bevatten. Het suggereert dat hoe dieper je op de maan graaft, hoe hoger de metaalconcentratie mogelijk is. Een interessante gedachte. Want het betekent dat de ondergrond van de maan mogelijk nóg rijker is aan metalen dan gedacht. Dit kan erop wijzen dat de discrepantie tussen de hoeveelheid ijzer in de aardkorst en op de maan mogelijk groter zou kunnen zijn dan wetenschappers vermoedden. En dat trekt de heersende theorie over de vorming van de maan verder in twijfel.

Alternatief
Dat onze maan zo rijk is aan metalen, daagt het idee uit dat delen van de aardmantel en -korst de basis voor de maan hebben gevormd. Mogelijk is de maan dus toch op een andere manier ontstaan. Al vegen de onderzoekers de heersende theorie niet helemaal van tafel. “We stellen de theorie niet per se ter discussie, we voegen eigenlijk alleen een noodzakelijk element toe,” zegt Heggy. Het is bijvoorbeeld mogelijk dat de botsing met Theia verwoestender was voor onze jonge aarde dan gedacht. Dit houdt in dat er materiaal afkomstig uit diepere delen van onze aarde werd los gesjord en dat dit uiteindelijk de maan zou vormen. “Ook zou het kunnen dat Theia niet botste met een koude, geconsolideerde aardkorst, maar dat die botsing plaatsvond toen de aarde nog jonger was en bestond uit een gesmolten aardoppervlak bedekt met magma,” oppert Heggy.


Eerder onderzoek
Dat laatste is trouwens ook al in een eerdere studie aangevoerd. Ongeveer 50 miljoen jaar na de vorming van onze zon was de vroege aarde bedekt met een zee van heet magma. Theia zou daarentegen hebben bestaan uit vast materiaal. Uit computersimulaties bleek dat het magma na de botsing heter zou zijn geworden dan de korst van Theia. Nadat Theia op de aarde klapte, zou het magma in volume zijn toegenomen en vervolgens in een baan rond de aarde zijn beland. En hieruit zou vervolgens de maan zijn ontstaan.

De nieuwe waarnemingen geven het verhaal over het ontstaan van onze maan dus een verrassende wending. “Het meest verrassende is dat de ondergrond van de maan mogelijk een hogere ijzerconcentratie zou kunnen hebben die dicht in de buurt komt van de waargenomen concentraties op vulkanische hemellichamen, zoals Mars,” zegt Heggy. “Dit kan nieuwe inzichten verschaffen in mogelijke magma-activiteiten op de maan en hoe deze verschillen van de aarde en andere manen en planeten.”

Oplossen
Uiteindelijk hopen wetenschappers het mysterie omtrent de vorming van onze natuurlijke satelliet volledig op te lossen. Maar waarom is dat eigenlijk zo belangrijk? “Omdat het de dynamiek en evolutie van de maan op lange termijn definieert,” licht Heggy desgevraagd toe. “En dat is essentieel voor ons begrip over de stabiliteit van de aardrotatie en dus van de seizoenen en vele andere factoren die het leven op aarde mogelijk maken.” Hoewel de huidige studie het mysterie niet volledig ontraadselt, licht het wel een tipje van de sluier. “Door ons begrip te vergroten over hoeveel metaal de ondergrond van de maan bevat, kunnen wetenschappers bepaalde vragen over hoe de maan is gevormd, hoe deze evolueert en hoe het bijdraagt aan het behoud van de bewoonbaarheid op aarde verder ophelderen,” zegt Heggy. En dat is interessant. “Alleen al ons zonnestelsel kent meer dan 200 manen,” gaat de onderzoeker verder. “Als we de cruciale rol begrijpen die deze manen spelen bij de vorming en evolutie van de planeten waar ze omheen draaien, dan komen we mogelijk ook meer te weten over waar er eventueel leefbare omstandigheden kunnen bestaan en hoe dit leven eruit kan zien.”

Maar zover zijn we nu nog niet. Wel verschaffen de resultaten uit de studie ons belangrijke nieuwe inzichten in de oorsprong en complexiteit van onze naaste buur. Onderzoek gaat door. Want het team is van plan meer aanvullende radarwaarnemingen van maankraters uit te voeren om op die manier de eerste bevindingen te verifiëren.