Kort na het ontstaan van de maan was er mogelijk zo’n hevige vulkanische activiteit dat het oppervlak gedeeltelijk is gesmolten of is overspoeld met lava. Dat zette onderzoekers mogelijk op het verkeerde been bij het bepalen van de leeftijd van het hemellichaam.
De maan houdt haar leeftijd goed verborgen. Onderzoekers die proberen te achterhalen hoe oud onze natuurlijke satelliet is, komen op wisselende getallen uit. Volgens sommigen is de maan 4,35 miljard jaar oud. Anderen komen uit op 4,51 miljard jaar.
Het verwarrende is dat onderzocht gesteente van de maan meestal lijkt te wijzen op een jeugdige 4,35 miljard jaar. Maar enkele korreltjes met kristallen van zirkoon (een zirkoniumsilicaat) in maangesteente lijken juist te duiden op een hogere leeftijd.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Drie planeetwetenschappers komen nu met een verklaring voor deze tegenstrijdige vondsten. Ze stellen dat de maan ooit een vulkanisch actieve rots was. Ze presenteren hun nieuwe idee in het wetenschappelijk vakblad Nature.
Ontstaan maan
De eerste 150 miljoen jaar van haar bestaan bracht de aarde alleen door. Pas toen ontstond de maan, waarschijnlijk door een flinke kosmische botsing. Een ruimterots ter grootte van de planeet Mars knalde toen op de jonge aarde. De klap produceerde zoveel hitte dat de aarde veranderde in een hete, kolkende soep van lava. Een deel van het aardse materiaal werd daarbij de ruimte in geslingerd. Dit gloeiende spul klonterde samen tot de maan.
In het begin was de maan nog bedekt met een oceaan van gesmolten gesteente. Terwijl zij verder weg van de aarde bewoog, naar haar huidige baan op ongeveer 380 duizend kilometer afstand, koelde zij af en stolde het gesteente.
Vulkanisch verleden
De drie planeetwetenschappers stellen nu voor dat de tijd waarin de maan naar haar huidige baan schoof, een onrustige periode was. Dat heeft te maken met de getijdenkrachten, waarbij de zwaartekracht van de aarde het binnenste van de maan kneedt. Dit is vergelijkbaar met de invloed van de maan op de zeeën op aarde, waardoor eb en vloed ontstaan.
Toen de jonge ruimterots op ongeveer een derde van de huidige afstand van de aarde stond, waren de getijdenkrachten mogelijk zo sterk, dat het kneedwerk het binnenste van de maan opwarmde. Die hitte zorgde ervoor dat de mantel van de maan – de laag net onder de maankorst – opnieuw smolt, berekenden de planeetwetenschappers. Dit vloeibare gesteente beïnvloedde over een periode van miljoenen jaren het maanoppervlak. Soms brak het door de maankorst heen en vloeide het als lava naar buiten. Op andere plekken verhitte het de korst van onderaf.
Dit is vergelijkbaar met de vulkanische activiteit op Jupiters maan Io. De enorme getijdenkrachten van Jupiter hebben Io gemaakt tot het meest vulkanische gebied in ons zonnestelsel.
Gesteente dateren
Onderzoekers proberen de leeftijd van de maan te achterhalen door radioactieve atomen te bestuderen in maangesteente, meegenomen door Apollo-astronauten. Als het vloeibare gesteente stolt, dan worden die radioactieve atomen vastgezet in een kristalrooster. Die atomen vervallen met een bepaalde halfwaardetijd naar andere soorten atomen. Die halfwaardetijd – de tijd waarin de helft van de atomen vervalt – is goed bekend. Door te kijken hoeveel atomen in een kristalrooster zijn vervallen, kun je dus afleiden hoe oud het gesteente is. Het radioactieve verval werkt als een soort geologische klok.
Omdat je kijkt naar de radioactieve atomen die gestold zijn in een kristalrooster, begint deze geologische klok pas te tikken zodra het gesteente hard geworden is. Als het gesteente opnieuw warm wordt en smelt, herstart de klok.
‘Het sterke vulkanisme heeft waarschijnlijk de geologische klok van de maan gereset’, zegt planeetwetenschapper Thorsten Kleine van het Max Planck-instituut voor Zonnestelselonderzoek in Duitsland in een persverklaring. ‘Maanstenen onthullen daarom niet hun oorspronkelijke leeftijd, maar alleen wanneer ze voor het laatst sterk verhit zijn geweest.’
En hoe zit het dan met die paar korreltjes met zirkoon-kristallen die veel ouder lijken? Die konden de hitte weerstaan en bevonden zich op plekken die niet overspoeld raakten met lavastromen. Zij onthullen dus de werkelijke leeftijd van de maan. Volgens de berekeningen van Kleine en zijn collega’s zit die leeftijd tussen de 4,43 en 4,51 miljard jaar in.
Puzzelstukjes
Vulkanisme op de jonge maan zou nog meer kunnen verklaren. De maan heeft bijvoorbeeld minder inslagkraters dan astronomen verwachten op basis van haar leeftijd. Dat is te verklaren als kraters uit de vroege periode zijn opgevuld met lava, waardoor ze onherkenbaar werden.
‘De nieuwe verklaring zorgt dat alle puzzelstukjes die voorheen niet in elkaar pasten, nu een samenhangend totaalbeeld vormen van de vorming van de maan’, zegt Kleine.
