Nieuw onderzoek suggereert dat de maan ons 4,5 miljard jaar geleden beschermde tegen de grillen van onze eigen zon en zo voorkwam dat de jonge en voor leven onmisbare atmosfeer in rook opging.

De maan is niet alleen een mooi verschijnsel aan de nachthemel, maar ook van grote invloed op het leven op aarde. Zo hebben we de bekende getijden aan de maan te danken. Net als die spectaculaire zonsverduisteringen. Bovendien zouden onze dagen in afwezigheid van de maan – die onze aarde ietsje afremt – nóg korter hebben geduurd.

Leefbaar
Maar daar blijft het niet bij. Een nieuw onderzoek toont aan dat we ook het feit dat onze planeet leefbaar is aan de maan te danken is. Onze natuurlijke satelliet zou voorkomen hebben dat de jonge aarde – onder invloed van de toen nog jonge en grillige zon – haar atmosfeer kwijtraakte en dus voorgoed onleefbaar werd.


“De maan lijkt voor de aarde een substantiële beschermende barrière tegen de zonnewind te hebben gevormd,” stelt onderzoeker Jim Green. “En dat zorgde ervoor dat de aarde in die tijd haar atmosfeer kon behouden.”

Terug naar het begin
Om te begrijpen hoe de maan de aarde precies beschermde, moeten we terug naar het begin. Zo’n 4,5 miljard jaar geleden klapte een object ter grootte van Mars – ook wel aangeduid als Theia – op de proto-aarde. Er komt behoorlijk wat puin vrij en een deel klontert samen tot de maan, terwijl een ander deel zich bij de aarde voegt. De maan gaat rond de aarde cirkelen. Nog warm van hun totstandkoming, stroomt er zowel in het binnenste van de aarde als de maan vloeibaar ijzer en zo ontwikkelen ze beiden een magnetisch veld.

Lang werd gedacht dat de maan nooit een magnetisch veld bezat. Tot mensen naar de maan togen, er gesteenten verzamelden en daarin aanwijzingen vonden dat ook de maan ooit een magnetisch veld had. Dat magnetisch veld hield echter niet zolang stand als dat van de aarde. Dat heeft alles te maken met het feit dat de maan veel kleiner is en dus sneller afkoelde.

Green en collega’s zijn nu nagegaan hoe de magnetische velden van de maan en de aarde zich pak ‘m beet vier miljard jaar geleden gedroegen. Computermodellen wijzen uit dat de magnetosfeer van de maan – dat is het gebied waarin het magnetisch veld van de maan van invloed is – op bepaalde momenten dienst moet hebben gedaan als een soort barrière die bescherming bood tegen de grillen van de zon. Onze moederster was in die tijd nog jong en zeer actief en vormde met gewelddadige uitbarstingen een veel grotere bedreiging voor de aarde dan nu. Dat de maan enige bescherming bood, is te herleiden naar het feit dat de magnetosfeer van de maan via de polen verbonden was aan die van de aarde (zie afbeelding hieronder). En de uit geladen deeltjes bestaande zonnewind slaagde er niet in om door dat gekoppelde magnetische veld heen te dringen en de atmosfeer van de aarde af te breken.


Atmosfeer voor de maan
We hebben dus heel wat aan de maan te danken. Maar onze natuurlijke satelliet kreeg er ook iets voor terug, zo stellen de onderzoekers. Het extreme ultraviolette licht afkomstig van de zon zou neutrale deeltjes in de bovenste lagen van de aardatmosfeer van hun elektronen hebben ontdaan, waardoor deze deeltjes geladen werden en langs de magnetische veldlijnen naar de maan konden reizen. De deeltjes droegen zo bij aan de instandhouding van de dunne atmosfeer die de maan in die tijd bezat.

Deze afbeelding laat zien dat het magnetisch veld van de aarde en maan met name op de polen vervlochten was. Afbeelding: NASA.

Dag, atmosfeer!
Een heel lang leven was de atmosfeer van de maan helaas niet beschoren. Toen het binnenste van de maan afkoelde, raakte de maan zijn magnetosfeer en vervolgens ook zijn atmosfeer kwijt. Volgens de onderzoekers waren de magnetosferen van de aarde en de maan tussen 4,1 en 3,5 miljard jaar geleden met elkaar verbonden en zou het magnetisch veld van de maan zo’n 3,2 miljard jaar geleden al enorm verzwakt zijn geweest, om vervolgens 1,5 miljard geleden compleet te verdwijnen. Zonder magnetosfeer maakte de dunne atmosfeer van de maan geen schijn van kans; de zonnewind werd niet langer tegengehouden en ontdeed de maan in rap tempo van zijn atmosfeer (zie kader).

De zonnewind bestaat uit geladen deeltjes die normaliter langs de magnetische veldlijnen van een planeet of maan glijden. Maar wanneer een planeet of maan geen of een zeer zwak magnetisch veld hebben, kunnen de geladen deeltjes de interactie aangaan met de atmosfeer en ervoor zorgen dat moleculen aan de zwaartekracht van die atmosfeer kunnen ontsnappen. En zo kan een atmosfeer geleidelijk aan letterlijk in de ruimte verdwijnen. De maan is niet het enige hemellichaam in ons zonnestelsel dat zo van zijn atmosfeer werd ontdaan. Hetzelfde overkwam Mars. De planeet moet ooit een behoorlijk dikke atmosfeer hebben gehad, waardoor deze warm en vochtig was. Maar door de jaren heen is deze atmosfeer grotendeels verloren gegaan, waardoor we de planeet nu kennen als een droog en koud hemellichaam.

Tegen de tijd dat de maan zijn magnetosfeer verloor, was het grootste gevaar voor de jonge atmosfeer van de aarde al geweken. De atmosfeer had de grillen van de zon overleefd en kon langzaam maar zeker uitgroeien tot de leefbare planeet zoals we die nu kennen.

Buitenaards leven
De studie heeft niet alleen implicaties voor ons begrip van de geschiedenis van de maan en onze eigen aarde. Mogelijk kan het ons ook meer vertellen over de kansen op het ontstaan van buitenaards leven. Wellicht zijn er ook buiten ons zonnestelsel wel planeten te vinden die vergezeld worden door een maan die hun atmosfeer beschermt en zo bijdraagt aan leefbare omstandigheden.

In de toekomst hopen onderzoekers nog veel meer te weten te komen over de geschiedenis van de maan en de wijze waarop deze de aarde in het verleden beïnvloedde en beschermde. Wat dat betreft, wordt er onder meer reikhalzend uitgekeken naar het Artemis-programma, waarbij astronauten terugkeren naar de maan en daar nieuwe monsters gaan verzamelen. De eerste fase van het programma leidt astronauten naar de zuidpool van de maan, waar permanent beschaduwde kraters te vinden zijn waarin al miljarden jaren geen zonlicht is gevallen. Hier kunnen in gesteenten nog wel eens elementen – zoals stikstof en zuurstof – te vinden zijn die miljarden jaren geleden via de magnetische veldlijnen uit die tijd van de aarde naar de maan zijn gereisd.