De maan is oud – zoveel is zeker.
Net als de aarde en de rest van het zonnestelsel bestaat de maan al zo’n 4,5 miljard jaar. Maar als je de leeftijd van de planeet nog verder probeert te beperken, wordt het voor wetenschappers moeilijk om het eens te worden. Is onze maan een “oude maan” die 30 miljoen jaar na het ontstaan van het zonnestelsel is gevormd, of een “jonge maan” die 170 miljoen jaar later is gevormd?
In een nieuwe studie die op 29 juli in het tijdschrift Nature Geoscience is gepubliceerd, beschrijven wetenschappers nieuw bewijs dat onze maan kennelijk aan de oudere kant is. Door het analyseren van de verhoudingen van zeldzame radioactieve elementen in een steekproef van maanrotsen verzameld tijdens de Apollo-missies, hebben wetenschappers uit Duitsland de datum van de vorming van de maan teruggebracht tot ongeveer 50 miljoen jaar na de geboorte van ons zonnestelsel – 150 miljoen jaar eerder dan veel studies schatten.
Dit is nuttige informatie als je bijvoorbeeld een taart voor de maan wilt kopen met het juiste aantal verjaardagskaarsjes – of, zoals de auteurs van de studie schreven, als je de data voor de geboorte van de aarde beter wilt beperken.
“Omdat de vorming van de maan de laatste grote planetaire gebeurtenis was na de vorming van de aarde, biedt de leeftijd van de maan ook een minimumleeftijd voor de aarde,” zei geoloog en hoofdauteur van de studie Maxwell Thiemens, voormalig onderzoeker aan de Universiteit van Keulen, in een verklaring.
Dat komt omdat de maan waarschijnlijk is gevormd nadat een schurkenplaneet ter grootte van Mars in de begindagen van het zonnestelsel in botsing kwam met de jonge aarde. De brokstukken van deze reusachtige botsing (meestal stukjes verpulverde aardmantel) spoten de atmosfeer in en smolten uiteindelijk samen tot de ronde, rotsachtige satelliet die we kennen en liefhebben.
Deze theorie verklaart waarom de aarde en de maan een bijna identieke chemische samenstelling hebben. Het is bijvoorbeeld mogelijk dat toen die schurkinslag op onze jonge planeet insloeg, hij enkele zeldzame elementen van de aarde heeft opgepikt die waarschijnlijk niet van elders uit het zonnestelsel afkomstig zijn. Door het verval van enkele radioactieve elementen in moderne maanrotsen te bestuderen, probeerden de Duitse onderzoekers de data van de grote inslag en de vorming van de maan te beperken.
Het team was vooral nieuwsgierig naar twee zeldzame isotopen (verschillende versies van elementen) – hafnium-182 en de isotoop waarin het uiteindelijk verandert na eonen van radioactief verval, wolfraam-182.
De relatieve abundantie van deze elementen kan dienen als een soort kosmische klok, schreven de onderzoekers, omdat halfnium-182 een halfwaardetijd heeft van ongeveer 9 miljoen jaar (wat betekent dat de helft van een gegeven hoeveelheid van het element na die tijd in iets anders zou zijn vervallen).
“Tegen de tijd dat we acht halfwaardetijden hebben bereikt (ongeveer 64 miljoen jaar), is het element functioneel uitgestorven” uit het zonnestelsel, vertelde Thiemens Live Science in een e-mail. Dat zet een harde limiet op de mogelijke data dat de proto-maan de isotoop kan hebben opgepikt tijdens zijn botsing met de Aarde; Als hafnium-182 ooit op de maan heeft bestaan, moet de botsing hebben plaatsgevonden binnen de eerste 60 miljoen jaar of zo na de vorming van het zonnestelsel, voordat deze zeldzame isotopen volledig verdwenen.
Zoals de onderzoekers verwachtten, bleken de Apollo-maanrotsmonsters rijker aan wolfraam-182 te zijn dan vergelijkbare gesteenten van de Aarde – wat suggereert dat de maan inderdaad ooit rijk aan hafnium-182 is geweest.
Dus, hoe kunnen de wetenschappers er zeker van zijn dat de overvloed aan wolfraam-182 van de maan werkelijk afkomstig was van verteerd hafnium-182, en niet gewoon van de Aarde was geschept nadat het vervalproces was voltooid? Volgens Thiemens heeft het te maken met de manier waarop de elementen tijdens de vorming van de Aarde werden verdeeld.
“Wanneer een planeet wordt gevormd, is zij volledig gesmolten,” zei Thiemens. Toen de kern van de aarde zich vormde (ongeveer 30 miljoen jaar na de vorming van het zonnestelsel), zonken zware elementen zoals ijzer in de kern, waarbij siderofiele (of ‘ijzerminnende’) elementen met zich werden meegenomen. Ondertussen bleven de lithofiele (“rotsminnende”) elementen hoofdzakelijk aan de oppervlakte om deel uit te maken van de mantel van de planeet. Omdat wolfraam een siderofiel element is, is al het wolfraam-182 dat tijdens de grote inslag in de buurt was, waarschijnlijk al in de aardkern gezonken, aldus Thiemens. Hafnium daarentegen zou, als lithofiel, waarschijnlijk overvloedig aanwezig zijn geweest in de aardmantel, precies op de plaats van de inslag. Het is dus veilig om te veronderstellen dat de overvloed aan wolfraam-182 in maanmonsters afkomstig is van verteerd hafnium-182 dat in de eerste 50 miljoen of 60 miljoen jaar van het leven van het zonnestelsel van de aarde is opgepikt.
De maan is dus oud – waarschijnlijk zelfs ouder dan de meesten van ons dachten. En, als je het ons vraagt, lijkt het geen dag ouder dan 4,3 miljard.
- The 12 Strangest Objects in the Universe
- 15 Amazing Images of Stars
- 9 Strange Excuses for Why We Haven’t Met Aliens Yet
Originally published on Live Science.
Recent nieuws