15 juli 2019

De geschiedenis van de zon ligt begraven in de korst van de maan

De jonge zon van pakweg vier miljard jaar geleden had een grillig karakter met grote uitbarstingen van intense straling. Het was een tijd dat Venus z’n atmosfeer veranderde en de planeet z’n water verloor, dat Mars z’n atmosfeer kwijtraakte en dat de samenstelling van de aardse atmosfeer dusdanig veranderde dat er leven op aarde kon ontstaan. Die jonge zon had dus een cruciale invloed op drie planeten en het is daarom dat de NASA sterk geïnteresseerd is in de eigenschappen van onze moederster. Een groep wetenschappers onder leiding van Prabal Saxena (Goddard Space Flight Center in Greenbelt, VS) denkt dat de geschiedenis van onze zon begraven ligt in… de korst van de maan!

Een door Apollo meegebracht stuk maansteen.

Eén van die eigenschappen van de jonge zon is z’n rotatiesnelheid, waarvan Saxena graag wil weten wat die precies was. In het onderzoek daarnaar kwam hij op een vraag die hier ogenschijnlijk niets mee te maken heeft: waarom zit er het regoliet op het oppervlak van de maan veel minder natrium en kalium dan op het aards oppervlak (zoals blijkt uit studie van de maanstenen die met de Apollo missies naar de aarde zijn meegenomen), terwijl de samenstelling van de maan en aarde als geheel vrijwel gelijk zijn? Dat gebrek aan die elementen op de maan bleek te maken te hebben met de zonnewind, de stroom van geladen deeltjes van de zon, en met uitbarstingen van de zon in de vorm van Coronal Mass Ejections (CME’s).
Op basis van waarnemingen die met de Kepler ruimtetelescoop zijn gedaan aan op de zon lijkende sterren, in de verschillende stadia van evolutie, blijkt dat zeer jonge sterren veel sneller roteren en dat ze door die snelle rotatie veel meer uitbarstingen ondergaan. Simulaties laten zien dat de jonge zon ook sneller roteerde (1 omwenteling per 9 á 10 dagen, nu is dat eens per 25 dagen aan de evenaar, eens per 27 dagen op hogere breedte), maar dat ‘ie langzamer roteerde dan 50% van andere babysterren. Alleen bij die langzaam-roterende-babyzon waren diens uitbarstingen in staat om de hoeveelheid natrium en kalium in de maan op de niveaus te brengen die we nu zien.
De jonge aarde moet in z’n babytijd een dunne atmosfeer van waterstof en helium hebben gehad, maar die werd door de uitbarstingen van de jonge zon binnen 200 miljoen jaar weggeblazen.

Impressie van de jonge aarde.

Toen vervolgens de korst van de aarde stolde werd onder invloed van vulkanen de atmosfeer gevuld met kooldioxide, water en stikstof. In de miljard jaar daarna ontstond het eerste bacteriële leven en dat zorgde er voor dat kooldioxide werd omgezet in methaan en zuurstof. Dankzij het groeiende magnetische veld van de aarde kon de invloed van de zonnewind en uitbarstingen worden teruggebracht en kon er een atmosfeer ontstaan die rijk was aan zuurstof en stikstof, de atmosfeer waar wij nu nog steeds in leven. Zou de jonge zon een snellere rotatie hebben gehad, dan zouden z’n uitbarstingen tien maal zo groot zijn geweest en zou het magnetische veld van de aarde onvoldoende sterk zijn geweest om ons te beschermen.

Venus had minder gelukt met de jonge zon, want binnen 600 miljoen jaar verloor die door verdamping het water in z’n oceanen. En z’n atmosfeer vulde zich met kooldioxide.
Mars staat weliswaar verder weg van de zon en had minder last van de uitbarstingen van de jonge zon, maar omdat het magnetisch veld van Mars een stuk zwakker is was de invloed toch aanmerkelijk en ook Mars verloor al z’n water, op het bevroren water in de poolkappen en bodem na. Bron: NASA.

Laat wat van je horen

*

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