Onze natuurlijke satelliet onderging een ‘vulkanische facelift’, waardoor ze er in feite veel jonger uitziet dan ze in werkelijkheid is.
De maan is nogal geheimzinnig over haar leeftijd. Pogingen om haar leeftijd te ontrafelen hebben schattingen opgeleverd die honderden miljoenen jaren van elkaar verschillen: sommige onderzoekers stellen dat de maan 4,35 miljard jaar geleden ontstond, terwijl anderen haar geboorte op 4,51 miljard jaar geleden plaatsen. Maar wie heeft er nou gelijk? Een nieuwe studie schept gelukkig duidelijkheid.
Twee leeftijden
Het is niet verwonderlijk dat onderzoekers van mening verschillen. Analyses van maanmonsters, zoals die verzameld door de Amerikaanse Apollo-missie, suggereren dat onze kosmische metgezel ongeveer 4,35 miljard jaar oud is. Dit zou betekenen dat de maan ongeveer 200 miljoen jaar na de vorming van ons zonnestelsel is ontstaan. Tegelijkertijd zijn er op het oppervlak ook zeldzame kristallen van zirkonium-silicaat, ook wel zirkonen genoemd, gevonden. En die suggereren weer dat de maan 4,51 miljard jaar oud zou kunnen zijn.
200 miljoen jaar
Het idee dat de maan 200 miljoen jaar na de vorming van ons zonnestelsel ontstond, zit onderzoekers echter niet lekker. In de vroege dagen van het zonnestelsel kwamen brokstukken en planeetlichamen in botsing en verenigden zich om planeten te vormen. Tegen de tijd dat er 200 miljoen jaar voorbij waren, was het meeste van dit chaotische puin al samengevoegd tot grotere lichamen. Daarom vinden veel wetenschappers die de evolutie van het zonnestelsel simuleren, het idee van een enorme botsing die de maan zo laat vormt, onwaarschijnlijk.
De geschiedenis van de maan begint met een enorme botsing. In de vroege dagen van het zonnestelsel crasht een object ter grootte van Mars tegen de jonge aarde. De impact was zo krachtig dat de rots volledig smolt en een enorme hoeveelheid materiaal de ruimte in werd geslingerd. Langzaam klonterde dit materiaal samen en vormde de maan, die aanvankelijk bedekt was door een oceaan van heet, vloeibaar gesteente. In de miljoenen jaren die volgden, koelde de pas gevormde maan af en bewoog zich steeds verder van de aarde, totdat hij zijn huidige baan bereikte, op ongeveer 384.400 kilometer afstand.
In een nieuwe studie, gepubliceerd in Nature, stellen onderzoekers een mogelijke verklaring voor de discrepantie voor. Ze denken namelijk dat de maan zo’n 4,35 miljard jaar geleden door de getijdenkracht van de aarde opnieuw smolt. Ze beweren dat dit proces de leeftijd van de maanrotsen ‘gereset’ heeft, waardoor de maan er veel jonger uitziet dan ze in werkelijkheid is, bijna alsof de maan een vulkanische facelift had ondergaan.
Maanbaan
Daar gaan we even wat dieper op in. Zoals in het kader te lezen is, stond de maan ooit veel dichterbij de aarde dan nu. “We waren vooral benieuwd naar de periode waarin de afstand tussen de aarde en de maan ongeveer een derde was van wat die nu is”, legt onderzoeksleider Francis Nimmo uit. In deze periode veranderde de positie en vorm van de maanbaan op verschillende manieren. Zo werd de baan meer elliptisch, waardoor de snelheid van de maan en haar afstand tot de aarde merkbaar varieerden tijdens elke omloop. De krachten die hierdoor ontstonden roerden het binnenste van de maan zo sterk door dat het opwarmde. Een soortgelijke situatie zien we vandaag de dag bij Io, de maan van Jupiter, die ook in een licht elliptische baan rond de gasreus draait. De enorme getijdenkrachten van Jupiter maken Io de meest vulkanisch actieve maan in ons zonnestelsel. De vroege maan van de aarde was waarschijnlijk net zo actief als Io.
Geologische klok
“Het sterkte vulkanisme heeft waarschijnlijk de geologische klok van de maan gereset”, legt co-auteur Thorsten Kleine uit. “Maanrotsmonsters geven daarom niet hun oorspronkelijke leeftijd prijs, maar alleen wanneer ze voor het laatst hevig verhit werden.” Slechts enkele hittebestendige zirkonen bieden bewijs van een ouder verleden. Op plekken waar lava het oppervlak niet bereikte, bleven de zirkonen koel, waardoor hun interne klok ongemoeid bleef. “De maanrotsmonsters onthullen het volledige, stormachtige verleden van de maan”, vervolgt Kleine. “Ze vertellen ons over haar ontstaan en het heftige vulkanisme dat volgde. Tot nu toe hebben we deze aanwijzingen gewoon niet goed begrepen.”
Werkelijke leeftijd van de maan
De onderzoekers komen dan ook met een nieuwe schatting voor de leeftijd van de maan. Zo vermoeden ze dat onze natuurlijke satelliet tussen de 4,43 en 4,53 miljard jaar oud is. Maar haar korst werd, zoals hierboven uitgelegd is, gevormd door hevig vulkanisme, dat ongeveer 4,35 miljard jaar geleden plaatsvond.
Kraters
De nieuwe bevindingen lossen ook veel andere tegenstrijdigheden op die wetenschappers eerder in verwarring brachten. Het ontbreken van kraters op de maan werd bijvoorbeeld gezien als een aanwijzing dat ze niet zo oud kon zijn, omdat ze anders veel meer inslagen zou moeten hebben gehad. Vulkanisme biedt nu een verklaring. “Lava uit het binnenste van de maan kan de vroege inslagbekkens hebben opgevuld, waardoor ze bijna onherkenbaar werden”, verklaart onderzoeker Alessandro Morbidelli van het Collège de France.
Het onderzoeksteam hoopt dat nieuwe maanmonsters van toekomstige missies meer licht zullen werpen op de werkelijke leeftijd van de maan. Wetenschappers staan dan ook te popelen om meer te ontdekken over de maanmonsters die onlangs door China’s Chang’e 6-missie zijn teruggebracht. Deze monsters, verzameld van de verre kant van de maan, zijn van onschatbare waarde voor het begrijpen van de processen die haar geschiedenis hebben gevormd. Onderzoekers zijn vooral benieuwd of deze nieuwe monsters het idee van een wereldwijd ‘resettingsproces’ door getijdenverhitting kunnen bevestigen. “Naarmate er meer gegevens beschikbaar komen – vooral van lopende en toekomstige maanmissies – zal ons begrip van de maan blijven groeien”, stelt Nimmo. “We hopen dat onze bevindingen verdere discussies en ontdekkingen zullen stimuleren, wat uiteindelijk leidt tot een helderder beeld van de rol van de maan in de bredere geschiedenis van ons zonnestelsel.”
