Hoe de maan gevormd is: maanrotsen ondersteunen de reuzentactietheorie

Een nieuwe analyse van maanrotsen ondersteunt nu het idee dat de maan werd geboren in een gigantische botsing tussen de ontluikende aarde en een mysterieuze planeetgrote rots, zeggen wetenschappers.

De aarde vormde ongeveer 4,5 miljard jaar geleden en wetenschappers denken dat de maan kort daarna ontstond. De heersende verklaring voor de oorsprong van de maan, bekend als de Giant Impact Hypothesis, is dat deze het resultaat was van twee protoplaneten (of embryonale werelden) die samen sloegen - de Aarde zoals die zich aan het vormen was, en een Mars-object genaamd Theia. Veel puin ging verder met het vormen van de maan.

"De Giant Impact-hypothese is erg goed in het uitleggen van de meeste functies van de maan", zei Daniel Herwartz, een van de hoofdonderzoeksstudenten, een isotopengeochemist aan de universiteit van Göttingen in Duitsland. [Hoe de maan gevormd: een tijdlijn (galerij)]

De gewelddadige geboorte van de maan

Een dergelijke aanrijding zou bijvoorbeeld kunnen helpen verklaren waarom de maan weinig stoffen bevat die vrij gemakkelijk verdampen, zoals water - deze vluchtige materialen ontsnapten in de hitte van de nasleep van de inslag, legde Herwartz uit.

"De rapporten van kleine hoeveelheden water op de maan die hier en daar naar boven komen, veranderen dat beeld niet," zei Herwartz. "Vergeleken met de blauwe planeet Aarde, is de maan nog steeds bot droog - in feite is er veel meer water in de botten dan in de maan."

Wetenschappers hebben echter nog steeds twijfels over dit idee vanwege de chemie van de maan. Modellen van de gigantische impact zeggen vaak dat de maan ongeveer 70 procent Theia moet zijn. Het probleem is dat de meeste planeten in het zonnestelsel unieke chemische make-ups hebben, en de aarde en de maan ook. De aarde en de maan lijken echter op elkaar als het gaat om versies van elementen die isotopen worden genoemd - meer dan de meeste Theia-modellen zouden suggereren. (Isotopen van een element hebben verschillende aantallen neutronen van elkaar.)

"Dit was een grote puzzel," vertelde Herwartz aan ProfoundSpace.org.

Nu hebben Herwartz en zijn collega's voor het eerst verschillen gevonden in de isotoop-make-up van de aarde en de maan - bevindingen die de gigantische impacthypothese ondersteunen voor de vorming van de maan.

Chemie van de maan

De onderzoekers concentreerden zich op verhoudingen tussen twee verschillende isotopen van zuurstof - zuurstof-16, die acht neutronen in de kern heeft, en zuurstof-17, die negen heeft. Zuurstof isotoopverhoudingen kunnen sterk variëren van planeet tot planeet.

Aanvankelijk keken de wetenschappers naar de maangesteenten die door kosmische invloeden van de maan waren afgeschoten en als meteorieten op aarde waren geland. Deze monsters zijn echter verontreinigd door de zuurstofisotopen in water van de aarde.

In plaats daarvan keken Herwartz en zijn collega's naar door de NASA ter beschikking gestelde maanstenen die werden verzameld door astronauten tijdens de Apollo 11, 12 en 16 missies. De onderzoekers ontdekten dat deze rotsen iets meer zuurstof bevatten-17 dan zuurstof-16 - maar een statistisch significante hoeveelheid meer - in vergelijking met aardrotsen.

"De verschillen zijn klein en moeilijk te detecteren, maar ze zijn er," zei Herwartz. "We krijgen nu een idee van de samenstelling van Theia."

De nieuwe gegevens suggereren dat de maan voor ongeveer 40 procent bestaat uit Theia. De onderzoekers stelden voor dat Theia vergelijkbaar was met meteorieten die bekend staan ā€‹ā€‹als enstatite chondrieten.

"Deze groep meteorieten heeft een zeer, zeer vergelijkbare isotopische samenstelling voor de aarde," zei Herwartz. "Een dergelijke samenstelling van Theia zou verklaren waarom tot nu toe geen isotoopverschillen voor zuurstof of welk ander isotoopsysteem dan ook zijn ontdekt."

Toekomstig onderzoek kan zoeken naar verschillen tussen de maan en de aarde als het gaat om andere isotopen, zoals die van titanium. Wetenschappers zouden ook een andere mogelijke verklaring voor deze nieuwe bevindingen kunnen onderzoeken - bijvoorbeeld dat een laagje materiaal met weinig zuurstof-17, zoals meteorieten bekend als koolstofhoudende chondrieten, op de aarde zijn geaccentueerd nadat de maan is gevormd, zei Herwartz.

De wetenschappers zullen hun bevindingen toelichten in het 6 juni nummer van het tijdschrift Science en op 11 juni op de Goldschmidt geochemie conferentie in Californië.