21 augustus 2019

Eindelijk definitief bewijs voor het ontstaan van de maan

Foto van de maan, gemaakt in Iran. Op de foto is “aardschijn” te zien, waarbij de nachtzijde van de maan verlicht wordt door licht van de aarde. Als iemand op hetzelfde moment vanaf de maan naar de aarde kijkt, zal deze een prachtig verlichte, bijna “volle” aarde zien

Een team van wetenschappers heeft eindelijk bewijs gevonden voor de populaire theorie dat de maan is geboren bij een planetair verkeersongeluk, waarbij een object ter grootte van Mars in botsing is gekomen met de vroege aarde. Het bewijs zal weinig indrukwekkend zijn voor niet-wetenschappers: de maan laat een klein overschot zien van een zware variant van zink. Maar dat overschot kan verklaard worden doordat de catastrofale botsing een gigantische dampwolk veroorzaakte. De zware variant van zink kon sneller condenseren dan de lichte variant, waardoor de lichte variant kon ontsnappen voordat het de kans kreeg om ook te condenseren.Wetenschappers zoeken al lang naar dit soort “sorteren op massa”, een proces dat met een moeilijk woord “isotopische fractionatie” wordt genoemd. Maar hoe hebben ze dit ontdekt? Wel, dankzij de Apollo-missies, waarbij veel maanstenen zijn meegebracht naar de aarde. Het analyseren van deze stenen leverde al snel resultaat op: hoewel de maanstenen chemisch vergelijkbaar zijn met rotsen op aarde, zijn ze wel bijzonder arm aan vluchtige elementen (elementen die gemakkelijk verdampen). Een catastrofale botsing kon dit tekort verklaren, alle andere theorieën konden dat niet.Toch vormt dit geen definitief bewijs. Als de maan ontstaan is op een manier waarbij vluchtige stoffen konden ontsnappen, dan zou ook isotopische fractionatie moeten hebben plaatsgehad. Wetenschappers zijn daarnaar opzoek gegaan, maar hebben dertig jaar lang niets kunnen vinden. Hierdoor heeft de “massale inslag-theorie” dertig jaar lang in limbo gezeten: het kon niet bewezen, maar ook niet afgedaan worden. Tot nu toe: eindelijk is bewijs gevonden voor isotopische fractionatie in maanstenen. Sterker nog: de mate waarin het is waargenomen is tien keer sterker dan bij aard- en Marsgesteenten het geval is.

Close-up van mineralen in een maansteen

Massale inslag-theorie
Volgens de massale inslag-theorie, die voor het eerst is voorgesteld op een conferentie in 1975, is onze maan ontstaan bij een apocalyptische botsing tussen een proto-planeet genaamd Theia (in de Griekse mythologie de moeder van Selene, de maan) en de vroege aarde. Deze botsing was zo krachtig, dat het voor ons stervelingen moeilijk is om voor te stellen. Immers: de teloorgang van de dinosauriërs wordt geacht het gevolg te zijn van de inslag van een object ter grootte van Manhattan. In het geval van het ontstaan van de maan hebben we het over de inslag van een object ter grootte van Mars!Door de botsing kwam zoveel energie vrij, dat Theia geheel verdampt moet zijn, evenals een flink deel van de mantel van de proto-aarde. Het resultaat was een gigantische dampwolk: een deel ervan is gecondenseerd tot onze maan, terwijl een ander deel weer is opgenomen door de aarde.Hoewel dit op het eerste gezicht een belachelijke theorie lijkt, is het door de wetenschap toch omarmt. Computersimulaties hebben namelijk uitgewezen dat een massale inslag zou kunnen leiden tot het aarde-maan stelsel zoals wij die kennen, inclusief de juiste omloopdynamiek. Bovendien zou het ook een merkwaardige eigenschap van maanstenen kunnen verklaren: het feit dat dat ze arm zijn aan vluchtige elementen, zoals natrium, kalium, zink en lood.Dit tekort aan vluchtige elementen kan verklaard worden doordat de stenen zijn verdampt bij een massale inslag. Maar in dat geval zouden de stenen ook isotopische fractionatie moeten laten zien (isotopen zijn varianten van een element met iets afwijkende massa). Als een rots smelt en daarna verdampt, zullen de lichte isotopen sneller verdampen dan de zware isotopen. Het resultaat is een damp dat rijk is aan lichte isotopen, en een ‘bezinksel’ dat rijk is aan zware isotopen. Het probleem was dat wetenschappers hiervoor geen bewijs konden vinden.

Theia komt in botsing met de proto-aarde. De omvang van deze massale inslag is nauwelijks voor te stellen

Een bijzondere claim heeft bijzonder bewijs nodig
Totdat een team van wetenschappers, onder leiding van een zekere Moynier, eindelijk het bewijs vond waarnaar ze zo lang op zoek zijn geweest. Moynier zegt hierover het volgende: “als je iets nieuws vindt, dat grote implicaties kan hebben, wil je zeker weten dat je niets verkeerd hebt gedaan. Voorgaande onderzoeken naar middelmatig vluchtige elementen hebben niets opgeleverd, dus toen de resultaten van dit onderzoek een ander beeld lieten zien, hebben we alles tig keer gereproduceerd – we wilden zeker weet dat de waargenomen fractionatie niet het gevolg was van gevolgde procedures in het laboratorium”.Moynier was ook bang dat de fractionatie het gevolg kon zijn van lokale processen op de maan, zoals lavafonteinen. Om zeker te zijn dat het een wereldwijd, ahum maanwijd, effect betrof, heeft men 20 verschillende maanstenen geanalyseerd, die allemaal afkomstig zijn van een andere locatie op de maan. De maanstenen zijn niet willekeurig uitgezocht: de wetenschappers zijn specifiek op zoek gegaan naar basalten (vulkanische gesteenten). Basalten zijn immers afkomstig uit het inwendige van de maan, en zijn dus meer representatief voor de samenstelling van de maan. Men heeft vervolgens basalten van verschillende typen geanalyseerd, en ze lieten allemaal een overschot aan zwaar zink zien: een duidelijk bewijs voor isotopische fractionatie. Men heeft ter controle ook 10 Marsmeteorieten geanalyseerd, plus enkele aardse gesteenten. In vergelijking met de aardse en Marsgesteenten laten de maanstenen een veel lagere concentratie aan zink zien, maar de zink dat aanwezig is, is verrijkt aan zware isotopen van dit element.

Het hele proces samengevat. Theia komt in botsing met de aarde (boven). Het gevolg is een grotere aarde, en een ring van puin (midden). Uit deze ring condenseert dan de maan (onder). Afbeelding is eigendom van het Science Photo Library.

Wat betekent dit?
De aarde en Mars hebben een isotopische verhouding dat overeen komt met dat van chondrieten – een type meteorieten die geacht worden de oorspronkelijke samenstelling te hebben van de gas- en stofwolk waaruit de planeten zijn ontstaan. Het verschil met de maan kan alleen verklaard worden doordat de maan, tijdens zijn geboorte, een uitgebreid verlies aan vluchtige elementen heeft gekend, evenals een sterkere isotopische fractionatie dan bij de aarde of Mars het geval is geweest.Gelet op het bewijs, is de maan ontstaan bij een gebeurtenis waarbij grootschalige verdamping een grote rol heeft gespeeld. Dit vormt duidelijk bewijs voor de theorie dat de maan is ontstaan bij een massale inslag. De ontdekking heeft ook implicaties voor de aarde, aangezien het ontstaan van de maan van groot belang is geweest voor onze thuisplaneet. Zonder de maan zou de aarde sneller roteren, kortere dagen kennen, extremer weer hebben en een veel chaotischer klimaat hebben. Het zou simpelweg een veel minder geschikte plaats zijn voor de evolutie van onze favoriete soort: de mens. Hieronder de video over de botsing tussen Theia en de proto-aarde:

Bron: Washington University.

Reacties

  1. Olaf van Kooten Olaf van Kooten zegt

    Arie, op de bron staat een filmpje. Ik heb de embedded-code geplakt in de html van het artikel, maar zodra ik hem opsla is die code weer verdwenen. Wat doe ik verkeerd?

  2. Geen idee wat je verkeerd hebt gedaan. Ik ga meestal naar YouTube zelf (en dus niet daar de bron die jij hebt gebruikt) en zoek daar het filmpje op en gebruik de embedded code aldaar. Dat werkt, gelukkig. 🙂

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: