De Maan is bijna 40 miljoen jaar ouder dan we dachten
Door het bestuderen van kleine zirkoniumkristallen, in 1972 verzameld door de astronauten van de Apollo 17, hebben planeetwetenschappers de leeftijd van de Maan opnieuw berekend. Hoewel eerdere beoordelingen de leeftijd van de Maan schatten op 4,425 miljard jaar ontdekten auteurs dat de Maan in werkelijkheid 4,46 miljard jaar oud is – ongeveer 40 miljoen jaar ouder dan eerder werd gedacht.
Deze zirkoonkristallen zijn de oudst bekende vaste stoffen die zijn ontstaan na de gigantische inslag. En omdat bekend is hoe oud die kristallen zijn dienen ze als anker voor de chronologie van de Maan.
Het monster maanstof dat in het onderzoek werd gebruikt, werd door astronauten van de Apollo 17-missie teruggebracht tijdens de laatste bemande missie naar de Maan in 1972.
Dit stof bevat kleine zirkoonkristallen die miljarden jaren geleden zijn gevormd, deze kristallen zijn een veelbetekenend signaal van wanneer de Maan moet zijn ontstaan.
Toen een protoplaneet ter grootte van Mars, Theia genaamd, de groeiende proto-Aarde raakte en de Maan vormde, smolt de energie van de inslag het gesteente dat uiteindelijk het maanoppervlak werd.
Toen het oppervlak zo gesmolten was, konden zirkoniumkristallen niet ontstaan en overleven. Dus eventuele kristallen op het oppervlak van de Maan moeten zijn ontstaan nadat deze magna-oceaan van de Maan was afgekoeld. Anders zouden ze zijn gesmolten en zouden hun chemische kenmerken zijn gewist.
Omdat de kristallen moeten zijn ontstaan nadat de magma-oceaan was afgekoeld, zou het bepalen van de leeftijd van de zirkoniumkristallen de minimaal mogelijke leeftijd van de Maan onthullen.
Een eerdere studie heeft dit tijdperk gesuggereerd maar de nieuwe studie markeert het eerste gebruik van een analytische methode, genaamd atoomsondetomografie, die de leeftijd van dit oudst bekende maankristal “vastlegde”.
Bij atoomsondetomografie wordt een stukje van het maanmonster geslepen tot een zeer scherpe punt. Dit gebeurt met behulp van een gefocusseerde ionenbundelmicroscoop, bijna als een zeer fraaie puntenslijper.
Vervolgens worden UV-lasers gebruikt om atomen van het oppervlak van die punt te verdampen. De atomen reizen door een massaspectrometer, en de snelheid waarmee ze bewegen geeft aan hoe zwaar ze zijn en wat geeft dan weer aan waarvan ze zijn gemaakt.
Deze atoom-voor-atoomanalyse liet zien hoeveel van die atomen in de zirkoonkristallen radioactief verval hadden ondergaan.
Wanneer een atoom een instabiele configuratie van protonen en neutronen in zijn kern heeft, ondergaat het verval waarbij een deel van deze protonen en neutronen wordt afgestoten en in verschillende elementen wordt getransformeerd.
Uranium vervalt bijvoorbeeld tot lood. Wetenschappers hebben vastgesteld hoelang het duurt voordat dit proces plaatsvindt en door te kijken naar de hoeveelheid verschillende uranium- en loodatomen (isotopen genoemd) die in een monster aanwezig zijn, kunnen ze zien hoe oud het is.
Radiometrische datering werkt een beetje als een zandloper. In een zandloper stroomt zand van de ene glazen bol naar de andere, waarbij het verstrijken van de tijd wordt aangegeven door de ophoping van zand in de onderste bol. Radiometrische datering werkt op dezelfde manier door het aantal ouderatomen en het aantal dochteratomen waarnaar ze getransformeerd zijn, te tellen. Het tijdsverloop kan dan worden berekend omdat de transformatiesnelheid bekend is.
Het aandeel loodisotopen dat de onderzoekers vonden gaf aan dat het monster ongeveer 4,6 miljard jaar oud was. Daarom moet de Maan minstens zo oud zijn.
Volgens de onderzoekers is het verbazingwekkend dat we bewijs kunnen hebben dat de steen die je vasthoudt het oudste deel van de Maan is dat tot nu toe is gevonden. Het is een ankerpunt voor zoveel vragen over de Aarde. Als je weet hoe oud iets is, kun je beter begrijpen wat er in de geschiedenis mee is gebeurd.
Het is belangrijk te weten wanneer de Maan is ontstaan, omdat de Maan een belangrijke partner is in ons planetenstelsel – hij stabiliseert de rotatie-as van de Aarde, het is de reden dat er 24 uur in een dag zitten, de reden dat we getijden hebben.
Zonder de Maan zou het leven op Aarde er anders uitzien. Het is een onderdeel van ons natuurlijke systeem dat we beter willen begrijpen en dit onderzoek levert een klein puzzelstukje in dat hele plaatje.
De bevindingen zijn in het tijdschrift Geochemical Perspectives Letters gepubliceerd.
Artikel: J. Greer et al. 2023. 4.46 Ga zircons anchor chronology of lunar magma ocean. Geochemical Perspectives Letters 27; doi: 10.7185/geochemlet.2334
Eerste publicatie: 29 oktober 2023
Bron: sci-news