Ruim vijftig jaar geleden zette de mens voor het laatst voet op de maan. Hij vertrok ook al binnen 75 uur weer, maar niet zonder een stukje maansteen mee te nemen. En dit monster leidt nu nog tot een nieuwe ontdekking.
Het stukje steen, bekend als fragment 76535, is op bijna 50 kilometer diepte gevormd maar vertoont nauwelijks sporen van de hevige schokken die je normaal zou verwachten als gesteente vanuit zo’n diepte naar de oppervlakte wordt geslingerd. Hoe dat kan, is iets dat onderzoekers al decennia bezighoudt. De consensus was dat de steen omhoog is gekomen door de gigantische inslag die de grootste krater van de maan, het Zuidpool-Aitken-bekken, heeft gevormd. Deze krater heeft een diameter van 2500 kilometer en is 13 kilometer diep.
Astronauten van de Apollo 17-missie in 1972 vonden het bijzondere stuk steen dat door NASA “het interessantste monster van de maan” wordt genoemd en namen het mee naar de aarde. Het is een stuk troctoliet, een gesteentesoort die grote kristallen van olivijn en plagioklaas bevat.
Nieuw onderzoek, onder leiding van planeetwetenschapper Evan Bjonnes van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), komt nu met een eenvoudigere verklaring die desalniettemin verstrekkende gevolgen heeft. Met geavanceerde computersimulaties van enorme inslagen toonde het team aan dat een tweede inslag, die het Serenitatis-bekken op de maan vormde, het fragment in de laatste fase van de kratervorming naar boven kan hebben gebracht.
En nog interessanter: de simulaties maken ook duidelijk dat deze inslag zo’n 4,25 miljard jaar geleden plaatsvond, dus ongeveer 300 miljoen jaar eerder dan gedacht. Daarmee verschuift de tijdlijn van de maaninslagen verder terug in de tijd. Dat heeft weer gevolgen voor de manier waarop wetenschappers de inslagen op aarde en andere planeten inschatten. “Deze steen mag dan klein zijn, hij draagt een groot verhaal met zich mee over de vroege geschiedenis van de maan. Het is als een tijdcapsule van 4,25 miljard jaar geleden”, aldus Bjonnes.
Een oud raadsel opgelost
Over twee zaken waren onderzoekers het altijd eens: de chemie en textuur van het stuk steen tonen aan dat het diep in de maankorst is ontstaan en ten tweede ontbreken de sterke schoksporen die je zou verwachten. Eerdere studies concludeerden dat alleen een gigantische inslag, zoals die van het Zuidpool-Aitken-bekken, gesteente van zulke dieptes naar boven kon halen. Maar er was een probleem met dat scenario: om de steen vanaf de achterkant van de maan naar de Apollo 17-landingsplaats te krijgen, was nog een tweede inslag nodig.
Bjonnes en zijn team vonden echter een directere verklaring. Hun simulaties tonen aan dat tijdens de latere instortingsfase van een reuzenkrater gesteente van tientallen kilometers diepte naar boven kan zijn getrokken en wel op een relatief zachte manier. Daardoor kan een fragment als 76535 intact blijven. Bij een inslag van de schaal van Serenitatis komt het gesteente zo tot enkele kilometers onder het oppervlak terecht, precies zoals het Apollo-team de steen vond. “We zochten een eenvoudigere verklaring. En de modellen lieten steeds hetzelfde zien”, zegt Bjonnes. “Grote inslagen kunnen diep gesteente naar boven brengen zonder het kapot te schokken.”
Als monster 76535 inderdaad de Serenitatis-inslag dateert op 4,25 miljard jaar geleden, betekent dat dat ook andere grote maankraters ouder zijn dan gedacht. Dat verandert weer hoe snel de maan afkoelde en hoe vaak grote inslagen in het vroege zonnestelsel voorkwamen.
Wat betekent dit voor de aarde?
Omdat het oudste aardoppervlak door platentektoniek grotendeels verdwenen is, gebruiken onderzoekers vaak de maan om de inslaggeschiedenis van de aarde te reconstrueren. Het opnieuw dateren van een belangrijk maangebied betekent dus ook een bijstelling van ons beeld van de vroege aarde en andere planeten.
“Door Serenitatis verder terug in de tijd te plaatsen, verschuiven we de hele tijdlijn van wanneer grote inslagen plaatsvonden in het zonnestelsel”, zegt Bjonnes. “Dat heeft ook gevolgen voor ons begrip van de vroege aarde.”
Oude monsters, nieuwe inzichten
De studie benadrukt de blijvende waarde van de Apollo-verzameling en de kracht van moderne technieken om oude monsters opnieuw te onderzoeken. “Het is verbazingwekkend dat Apollo-stalen meer dan een halve eeuw later nog steeds gloednieuwe inzichten opleveren”, zegt Bjonnes. “Ze blijven waardevolle aanwijzingen geven over het verleden van de maan.”
Ook voor toekomstige missies levert het onderzoek praktische tips. Astronauten die grote maankraters verkennen, moeten volgens Bjonnes letten op stenen die “niet op hun plaats” lijken. Omdat kraterinstorting vaker diep gesteente naar boven brengt, liggen er mogelijk meer van dit soort bijzondere monsters voor het oprapen, die kunnen helpen de vroege geschiedenis van de maan verder te ontrafelen.
Er hebben in totaal twaalf mensen op de maan gestaan tijdens zes succesvolle maanlandingen tussen 1969 en 1972. De Apollo 11 bracht in 1969 de eerste mensen naar de maan: Neil Armstrong en Buzz Aldrin. De Apollo 17-missie was in 1972 de laatste. Bemande missies naar de maan zijn extreem duur, reden waarom er sindsdien geen mens meer geland is. Daar komt verandering in: NASA heeft plannen om met de Artemis-missie in 2027 opnieuw mensen op de maan te zetten, onder wie de eerste vrouw.
