De Maan vormde zich in een kwestie van uren.
De botsing tussen de Aarde en Theia leidde tot de vorming van de Maan, in wat de meest ingrijpende gebeurtenis in de aardgeschiedenis moet zijn geweest. De maan vormde zich binnen een paar uur na de “Grote Inslag”, uit één van twee weggeslingerde magmaklodders, aldus een nieuwe NASA-studie.
Men is het grosso modo eens over het ontstaan van de maan, maar over de details wordt nog volop gedebatteerd. Astronomen gebruiken supercomputers met enorme rekenkracht om maansimulaties te runnen, de ene al wat spectaculairder dan de andere. Er spelen zoveel variabelen in de berekeningen mee, dat de outputs soms zeer uiteenlopende resultaten opleveren. De laatste decennia draaien discussies vooral om de fijnstelling van de Grote Inslagtheorie, en het kan er heftig aan toegaan.
- Volg onze livestream!
- Meer over ruimte: Eerste beelden van James-Webb ruimtetelescoop.
- Het weer in de ruimte.
Daarom hoeft het geen verbazing te wekken dat we vandaag, meer dan vijftig jaar na de maandlandingen, opnieuw een leuke ontwikkeling kunnen melden – in naam van Dr Jacob Kegerreis en medewerkers van Durham University en NASA Ames Research Center – namelijk met betrekking tot hoe snel de maan zich vormde. Maar we bekijken eerst even wat daaraan voorafging.
Niet alleen de geschiedenis van het aarde-maan systeem is erg lang en complex, het onderzoek ernaar zelf was ook een pad vol brokstukken waarin meer dan één kop rolde. Vóór de maanlandingen waren er een paar hypotheses. Die trachtten allemaal te verklaren waarom de maan zo groot is ten opzichte van de Aarde. Want de andere planeten hebben verhoudingsgewijs veel kleinere maantjes. Eén hypothese beschreef hoe een homp van de aarde door de snelle rotatie werd weggeslingerd en zo de maan vormde.
Grote Inslagtheorie
Maar toen raapten Neil Armstrong en kompanen in 1969 stukjes maansteen op en namen ze mee naar ‘huis’. Onderzoekers stortten zich op de waardevolle monsters. Alle oude hypotheses werden verworpen. Na een revolutionaire conferentie op Hawaii in 1984 rees de Grote Inslaghypothese uit de as van de oude ideeën. De Maan zou ontstaan zijn omdat de vroegere aarde, de proto-Aarde zeg maar, door een ander hemellichaam is geramd. Er bestaan vele simulaties die tonen hoe dit planetaire drama zich mogelijks voltrok. De impactor, een planeet ter grootte van Mars, staat bekend als Theia. In de Griekse mythologie is Theia een van de Titanen, en de moeder van Selene, de maan.
Volgens gangbare simulaties sloeg Theia in op de proto-Aarde onder een scherende hoek. Dat gebeurde zo’n 50 miljoen jaar na het ontstaan van het zonnestelsel (4,56 miljard jaar geleden). Theia kwam van elders in het zonnestelsel en had zich in de buurt van de aardbaan genesteld. De planeten scheerden als renpaarden langs elkaar heen tot een botsing niet meer kon uitblijven. Kletsj!
Beide hemellichamen vervormden en klodders magma, aardmassa en brokstukken vlogen de ruimte in. Door de zwaartekracht van de aarde, die groter was, werd veel magmapuin terug naar de aarde gezogen, maar een ander deel was zo ver en bezat zoveel energie dat het in een baan om de aarde bleef cirkelen. Uit dit puin ontstond de maan. Men dacht tot nu toe dat het dagen tot weken duurde – bij gebrek aan betere data – vooraleer er een ‘stabiel’ aarde-maan systeem was ontstaan.
De maan vormde zich onmiddellijk na de botsing
De auteurs van de nieuwe studie leggen een paar puzzelstukjes van het maanconundrum op hun plaats: Hun berekeningen tonen dat de maan zich vrijwel onmiddellijk na de botsing vormde.
Deze snelle manier van ontstaan zou ook oplossingen bieden voor moeilijk uit te leggen chemische vraagstukken. De gesteenten van maan en aarde lijken qua chemie erg op elkaar, maar er zijn ook niet te negeren verschillen. Kortom, een ingewikkelde kosmische puzzel. Ook staat de aardas redelijk schuin ten opzichte van de omloopbaan. De oorzaken van al deze irritante maar intrigerende kwesties zijn nog niet uitgeklaard, en de wetenschappers proberen hun berekeningen daarop af te stemmen. De nieuwe studie verklaart sommige van deze lastige details en is daarom een belangrijke doorbraak.
Bekijk hieronder de nieuwe simulatie van Kegerreis et al. Het is de meest gedetailleerde ooit. Je kan erin zien hoe om de Aarde al snel na de botsing twee grote magmaklodders wentelen. Je ziet ook duidelijk hoe die elkaars baan via zwaartekracht beïnvloeden en nog een paar keer onderling botsen. De grotere magmaklodder ‘trekt’ de kleinere met zich mee, en geeft die zo meer impuls. Uiteindelijk versmelt de grotere homp met de aarde, terwijl de kleinere de maan zal worden. Dit gebeurde allemaal in snel tempo na de Grote Inslag.
Nieuwe maansteenmonsters
Dankzij deze nieuwe informatie staan we weer een stap dichter bij het begrijpen van de geschiedenis van onze planeet, want vele hemellichamen zijn via ruimtebotsingen gevormd. Het leuke van al deze moeilijk verenigbare details is dat het qua interpretatie nog alle kanten op kan gaan, en dat er uit de oude stukjes maansteen, met nieuwe apparatuur en sterkere computers, nog steeds nieuwe data opgehaald kan worden. Vaak zet die de bestaande hypothese dan weer op z’n kop.
Wij genieten alvast van de simulatie in de video. En we kijken ook uit naar wat de Artemismissie ons over de maan zal leren.
Bronnen
K. Bonne, 2020, GondwanaTalks, Het ontstaan van de Maan: de onmogelijke zusterplaneten; NASA Ames Research Centre, Oct 4, 2022, Collision May Have Formed the Moon in Mere Hours, Simulations Reveal.
