De maan was ooit een vulkanische gatenkaas – dat lost een flink aantal raadsels op

Ruim na haar vurige geboorte veranderde de maan in een vulkanische gatenkaas. Daarin leek ze op de huidige Jupiter-maan Io, met zijn pokdalige uiterlijk vol vulkaankraters. Dat betogen de planeetonderzoeker Francis Nimmo van de University of California in Santa Cruz en collega’s in een artikel in Nature .

De maan als gatenkaas zou een flink aantal wetenschappelijke raadsels oplossen rond het ontstaan van de maan, zoals wanneer de maan precies ontstaan is. „Het is echt een heel elegante oplossing voor een aantal problemen”, zegt Edgar Steenstra, planeetonderzoeker aan de TU Delft, die het artikel heeft gelezen. „Dat zijn ook vaak flinke discussiepunten op wetenschappelijke congressen, dus dit is wel een heel mooi nieuw idee.



” Onze maan is hoogstwaarschijnlijk ontstaan uit een botsing tussen de jonge aarde en een protoplaneet die Theia genoemd wordt (naar de moeder van de maangodin Selena in de Griekse mythologie). Die botsing bracht een wolk van gloeiende gesmolten steen in een baan rond de gehavende aarde, die na verloop van tijd samenklonterde tot wat nu de maan is. Dit verklaart dat de geologische samenstelling van de maan ongeveer dezelfde is als die van de aarde, al zijn er nog wel vragen.

Zo geven dateringen van deze gewelddadige gebeurtenissen wisselende antwoorden. De Apollo-astronauten hebben in de jaren zeventig maangesteente meegenomen, en sommige op aarde gevonden meteorieten zijn ook afkomstig van ons buur-hemellichaam. In die maanstenen zitten kleine kristallen van zirkoon, zirconiumsilicaat, die kunnen dienen als een extreem trage stopwatch.

Op het moment dat het zirkoon kristalliseert uit vloeibaar gesteente, komt er hier en daar een atoom thorium en uranium in het kristalrooster terecht, maar geen loodatomen. Radioactieve thorium- en uraniumatomen vervallen na verloop van honderden miljoenen of miljarden jaren alsnog tot lood. Op die manier verraadt het gehalte loodatomen in het kristalletje dus hoe oud het is.

Een meerderheid van de zirkoonkristallen wees op deze manier op een leeftijd van 4,35 miljard jaar. Dat komt goed overeen met andere dateringen van het stollen van het maangesteente, maar is een beetje laat voor een botsing in het vroege zonnestelsel. Het gekke was bovendien dat er af en toe ook oudere zirkoonkristalletjes opduiken, van wel 4,5 miljard jaar oud.

Daarnaast duiken er ook zirkoontjes op die juist tientallen miljoenen jaren jonger zijn dan 4,35 miljard jaar. Het antwoord, stelt het Nature -artikel, ligt in getijdenwerking: het kneden van het binnenste van de maan onder invloed van de zwaartekracht van de aarde, vergelijkbaar met hoe de aardse zeeën vervormen onder invloed van de maan. Door die getijdenwerking is de maan steeds verder van de aarde komen te staan.

De huidige afstand, zestig maal de straal van de aarde, groeit zelfs nu nog elke dag. Maar toen de maan ooit de zone tussen 16 en 22 aardstralen doorkruiste, was de getijdenwerking veel krachtiger, becijferen de onderzoekers. Het kneden van de maan wekte toen genoeg warmte op om de maankorst opnieuw te doen smelten, al was het dan plaatselijk: dit leidde tot de vulkanische gatenkaas à la Io: een stijve korst met hier en daar een vulkaan.

Door de hitte kunnen plaatselijk zirkoon-stopwatches ‘gereset’ zijn: het lood verdwijnt dan onder invloed van de hitte, terwijl kristalletjes verderop onaangedaan blijven. Dat verklaart zowel de ‘te oude’ zirkoonkristalletjes, nog afkomstig van het oorspronkelijke stollen van de maan, als een grote spreiding in leeftijden: de periode van hersmelten duurde tientallen miljoenen jaren, en daarna koelde de korst maar traag af. En het gatenkaas-model verklaart nog meer.

Zo zijn op het maanoppervlak minder inslagkraters te vinden dan verwacht op grond van de leeftijd. Een latere periode van vulkanisme heeft die vroege kraters mogelijk weggewerkt. „Het is ook een mooie oplossing voor het probleem van de HSE’s”, zegt onderzoeker Steenstra.

HSE’s ( highly siderophile elements ) zijn elementen als palladium, goud, ruthenium en rodium, die kort na de vorming op de maan en de aarde neerregenden, meegebracht met meteorieten. Op aarde zijn ze al zeldzaam, omdat ze sindsdien in geologische processen naar de aardkern gezakt zijn. „Maar in maangesteentes zijn ze nog zeldzamer”, zegt Steenstra.

Er moet dus nog een proces zijn geweest dat ze heeft weggehaald. Dat is hiermee ook mooi opgelost.”.