Nieuw licht op het mysterie van de maan

Het ontstaan van de maan | Toen de jonge aarde op een andere planeet botste, kwam het stof vrij waaruit de maan is gevormd. Nee, beweren wetenschappers deze week. Het waren vele kleine botsingen waaruit minimaantjes ontstonden. Die klonterden aaneen.

Het is een vertrouwde aanblik, de maan die 's nachts aan de hemel verschijnt. Maar ze is meer dan dat. De maan schijnt ook bij, ze zorgt voor eb en vloed en ze houdt de aardas in bedwang. Zonder maan was er geen leven op aarde.

Er is één probleem. Ze is te groot. Geen maan in het zonnestelsel is zo groot en zwaar, vergeleken met de planeet waar ze omheen draait. De maan is te groot voor een normaal ontstaan. Andere manen zwierven ooit vrij door de ruimte tot ze te dicht in de buurt van een planeet kwamen en gevangen werden door diens zwaartekracht. Dat zou de aarde met de maan nooit hebben gekund.

Halverwege de jaren zeventig bedacht een Amerikaanse geoloog een alternatief. De aarde zou in de beginjaren van haar bestaan zijn getroffen door een gigantisch object, een ruimterots ter grootte van Mars. Bij die botsing vloog zoveel stof en puin op dat daar later de maan uit kon ontstaan.

De theorie was niet onaannemelijk. De beginjaren van het zonnestelsel waren chaotisch en dergelijke botsingen kwamen vaak voor. Maar het kon niet het hele verhaal zijn. Als de maan het resultaat was van zo'n botsing, dan had de inslagplaneet zijn sporen moeten nalaten. Maar uit de stenen die de Apollo's hadden meegenomen was gebleken dat de oppervlaktelaag van de maan een exacte kopie was van de aardkorst.

Stofwolk

In de afgelopen jaren hebben wetenschappers zich in allerlei bochten gewrongen om de inslagtheorie overeind te houden. Wellicht was het geen frontale botsing, luidde een optie, maar schampten de twee planeten elkaar. Daardoor zouden de twee planeten om elkaar heen gaan tollen, terwijl de stofwolk weer daaromheen draaide. Na verloop van tijd, een jaar of honderd, zouden de twee planeetkernen zijn samengesmolten waarna de stofwolk erop kon neerdalen. Een deel van de stofwolk althans. Uit het restant was de maan ontstaan.

Dat verklaarde de gelijke compositie van aarde en maan, maar perfect was dit noodverband niet. Om de stofwolk lang genoeg te laten zweven zodat alles goed gemengd werd, moest het geheel onwaarschijnlijk snel tollen.

Met dat probleem kampten ook andere theorieën. Telkens moest de aarde snel ronddraaien om de goede mengverhoudingen te krijgen, te snel om dat met de huidige rotatie te kunnen rijmen.

Zo ingewikkeld hoeft het ook allemaal niet te zijn, betoogden wetenschappers anderhalf jaar geleden. Iedereen ging ervan uit dat de inslagplaneet een totaal andere samenstelling had dan de aarde. Dat gold immers ook voor Mars, of voor meteorieten.

Maar was dat ook zo? Stel, rekende deze groep voor, dat de binnenring van het zonnestelsel ooit begon als een verzameling van duizenden brokstukjes. Die klonterden aaneen tot de vier rotsachtige planeten Mercurius, Venus, aarde en Mars. Uit die brokjes zou ook de inslagplaneet kunnen zijn ontstaan, redeneerden ze verder, waarna ze berekenden wat de kans was dat die planeet een aardse samenstelling had. Twintig procent, was de conclusie. Zo onwaarschijnlijk was dat dus niet.

Oude theorie

Het pleit leek beslecht, maar deze week gooiden Israëlische wetenschappers een nieuwe steen in de vijver. Of eigenlijk, ze haalden een oude theorie van stal, die in de jaren tachtig was geopperd maar wegens gebrek aan rekenkracht niet kon worden getest. En daardoor was vergeten.

De maan ontstond niet na één grote botsing, schrijven de Israëliërs in het vakblad Nature Geoscience, maar na een reeks van honderden botsinkjes. Daaruit zouden minimaantjes zijn ontstaan die aaneen groeiden tot de huidige maan. Ze simuleerden in hun computer een keer of duizend het ontstaan van aarde en maan, met telkens tien, twintig of dertig botsingen - en evenzoveel minimaantjes. In ongeveer de helft van de simulaties ontstond een maan zoals wij haar nu kennen.

Het concept lost een aantal van de oude problemen op. Omdat er zoveel botsingen zijn, luistert het in elk apart geval niet zo nauw qua randvoorwaarden. De ene botsing zorgt voor wat extra draaiing, een andere voegt zijn eigen melange aan de stofwolk toe. Het is net als met verf, lichten ze toe. Als je flink wat kleuren mengt, voegt een nieuwe kleur niet veel toe. Je komt altijd op iets donkerbruins uit. Op dezelfde wijze creëren al die minibotsingen een standaardmix. En omdat het kleine botsingen zijn, waarbij het inslagplaneetje grotendeels wordt opgeslorpt en er bijna alleen aards stof opstuift, is de kans groot dat aarde en maan gelijk eindigen, rekenen ze voor.

De commentator in Nature houdt zijn twijfels. Het probleem van de compositie is opgelost, maar dat samenklonteren van de minimaantjes gaat hem iets te gemakkelijk. Natuurlijk, als zo'n minimaantje is gevormd, spiraalt het door de getijdekrachten langzaam van de aarde weg (ook nu nog verwijdert de maan zich ieder jaar één centimeter van de aarde). En dan kan het in het zwaartekrachtveld van een ander maantje terechtkomen. Waarna ze samenklitten.

Maar allemaal? Hij kan zich niet voorstellen dat dergelijke processen zo efficiënt zijn. Als de maan uit kleine maantjes zou zijn ontstaan, moet je volgens hem eerder aan honderd of nog meer botsingen denken. Waarbij vele minimaantjes in de ruimte zijn verdwenen of weer door de aarde opgeslokt. En dan wordt de hele reeks van voorgestelde gebeurtenissen toch weer net zo onwaarschijnlijk als de noodverbandjes van het oorspronkelijke idee van één botsing.

Werk aan de winkel

Bovendien, zo schrijft hij, als het om zoveel kleine botsingen zou zijn gegaan, dan had de aarde ook enkele ongeschonden oorden moeten hebben. En anderzijds, zou de maan niet zo homogeen zijn, maar sporen van dat samensmelten moet vertonen. Kortom, besluit hij, er is nog veel werk aan de winkel eer we één van de theorieën definitief kunnen omarmen.

Dat hebben de Israëliërs zich ook voorgenomen. Daarbij zijn de ogen gericht op China dat een missie in voorbereiding heeft waarbij over een paar jaar weer stenen van de maan zullen worden opgehaald. Stenen van de achterkant van de maan. Als de maan niet homogeen is, zou dat uit die stenen kunnen blijken - de Apollo's zaten aan de voorkant.

Het toeval wilde dat twee dagen na de publicatie in Nature Geoscience het concurrerende Science Advances nieuws meldde over de Apollo-stenen. Daaruit zou blijken dat de maan ouder was dan gedacht. De hele formatie van aarde en maan zou al in de eerste zestig miljoen jaar van het zonnestelsel zijn voltooid. Dat is wel heel kort dag voor al die minimaantjes om te klonteren.

undefined

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden