De darkside of the moon spreekt tot de verbeelding. We weten namelijk maar weinig van die mysterieuze achterkant, maar nu wel iets meer: waarschijnlijk is die zijde kouder dan de kant die naar de aarde is gericht.
Onderzoekers van University College London komen tot die conclusie na onderzoek naar rots- en bodemmonsters die vorig jaar zijn verzameld door China’s Chang’e 6-ruimtesonde uit een enorme krater op de achterkant van de maan.
100 graden verschil
Het onderzoeksteam bevestigde eerdere bevindingen dat het gesteente ongeveer 2,8 miljard jaar oud is en analyseerde de chemische samenstelling van de mineralen. Waarschijnlijk is het gesteente ontstaan uit gloeiend heet lava diep in het binnenste van de maan. De monsters zijn gevormd bij een temperatuur van ongeveer 1100 graden Celsius. Daarmee zou het lava zo’n 100 graden kouder zijn dan aan de voorkant van de maan.
Professor Yang Li van UCL legt uit: “De voorkant en de achterkant van de maan verschillen sterk aan het oppervlak en mogelijk ook binnenin. Het is nog een groot mysterie hoe dat zit. Wij spreken ook wel van een tweekoppige maan. Al langer dachten we dat er een groot temperatuurverschil zit tussen de mantel aan de voor- en achterkant, maar onze studie levert het eerste bewijs met echte monsters.” De ontdekking laat zien dat de verschillen tussen de voor- en achterkant niet alleen aan het oppervlak bestaan, maar ook diep binnenin.”
Meer bergen
Aan de oppervlakte zijn de verschillen tussen de voor- en achterkant van de maan namelijk duidelijk: de achterkant heeft een dikkere korst, is bergachtiger en meer bedekt met kraters. Ook lijkt het er minder vulkanisch te zijn geweest met minder donkere basaltvlaktes die uit oude lava zijn gevormd. Dat de kern aan de achterkant kouder is kan komen doordat er minder elementen aanwezig zijn, die warmte produceren, zoals uranium, thorium en kalium, die warmte afgeven door radioactief verval.
Dit verschil kan zijn ontstaan nadat een enorme asteroïde of planeetachtig object de achterkant raakte, waardoor het binnenste van de maan door elkaar werd geschud en dichtere materialen met meer warmteproducerende elementen naar de voorkant werden verplaatst. Andere theorieën stellen dat de maan vroeg in haar geschiedenis in botsing kan zijn gekomen met een tweede, kleinere maan, waarbij de monsters van de voor- en achterkant afkomstig zijn van twee thermisch verschillende maantjes. Tenslotte kan het ook nog zo zijn dat de voorkant heter is door de zwaartekracht van de aarde.
Uniek stukje maan
Voor de nieuwe studie analyseerde het onderzoeksteam 300 gram maangrond, dat voornamelijk uit basaltkorrels bestaat. Het is een uniek stukje maan, want de Chinese missie was de eerste die in staat was monsters te verzamelen aan de achterkant van de maan.
De onderzoekers maten kleine variaties in loodisotopen met behulp van een ionenprobe om de ouderdom van het gesteente te bepalen op 2,8 miljard jaar (een techniek die berust op het feit dat uranium in een constant tempo vervalt naar lood). Daarna gebruikten ze meerdere technieken om de temperatuur van het monster te schatten in verschillende stadia toen het zich nog diep in het binnenste van de maan bevond.
Zo werd de samenstelling van de mineralen geanalyseerd en vergeleken met een computersimulatie. Ook gingen de onderzoekers verder terug in de tijd om te kijken hoe heet het moedergesteente zou zijn geweest, dus voordat het smolt tot magma en weer stolde en werd verzameld door de Chinezen. In beide gevallen vonden de onderzoekers een verschil van 100 graden met de voorkant van de maan.
Het ontstaan van de maan
Op de maan komen warmteproducerende elementen zoals uranium, thorium en kalium vaak samen voor met fosfor en zeldzame aardmetalen in materiaal dat bekendstaat als KREEP-rijk (de afkorting komt van Kalium met het symbool K, Rare Earth Elements oftewel zeldzame aardmetalen (REE), en P voor fosfor).
De belangrijkste theorie over het ontstaan van de maan is dat ze is gevormd uit puin dat vrijkwam bij een enorme botsing tussen de aarde en een protoplaneet ter grootte van Mars. Aanvankelijk bestond de maan waarschijnlijk geheel of grotendeels uit gesmolten gesteente. Dit magma stolde bij afkoeling, maar KREEP-elementen gingen niet samen met de kristallen die zich vormden en bleven daardoor langer in het magma aanwezig. Wetenschappers dachten eerder dat het KREEP-materiaal gelijkmatig over de maan verspreid was. Maar nu wordt gedacht dat het zich ophoopte in de mantel aan de voorkant. De verdeling van deze elementen kan verklaren waarom de voorkant vulkanischer was.
Elk temperatuurverschil tussen de twee zijden van de maan houdt waarschijnlijk nog heel lang aan, omdat de maan maar heel langzaam afkoelt sinds de vorming door een catastrofale inslag.
Eerder schreven we over hoe gesteente dat astronauten van de Apollo-missie in 1972 meenamen van de maan nu nog tot nieuwe ontdekkingen leidt. Daar lees je hier meer over.
