Maanstenen zeggen dat het binnenste van de Maan erg droog is

maansteen rusty rock 66095
Maansteen Rusty Rock 66095 links onder. Credit: NASA

Al lang voor de Apollo-missies naar de Maan werd onze eigen natuurlijke satelliet al intensief onderzocht. Maar met dank aan de maanstenen die de Apollo astronauten mee terug naar de Aarde hebben gebracht waren wetenschappers in staat om verschillende onderzoeken uit te voeren om zo meer te leren over het ontstaan en de geschiedenis van de Maan. Een van de belangrijke doelen was het achterhalen hoeveel vluchtige elementen de Maan bevat.

Hiermee hangt samen het bepalen van de hoeveel water die de Maan bevat en of er een “nat” binnenste is. Als er grote hoeveelheden water voorkomen dan helpt dit als we de Maan ooit willen gaan bewonen. Een recent uitgevoerd onderzoek duidt er echter op dat het binnenste van de Maan vermoedelijk heel erg droog is. Het onderzoekteam gebruikte hiervoor maanstenen die door de Apollo 16 naar de Aarde zijn gebracht.

De studie met de titel “Late-Stage Magnetic Outgassing from a Volatile-Depleted Moon” verscheen onlangs in de “Proceedings of the National Academy of Sciences”.

Het bepalen van de hoeveel vluchtige elementen en verbindingen, zoals bijvoorbeeld zink, kalium, chloor en water, die de Maan heeft is belangrijk omdat we op die manier meer inzichten krijgen over het ontstaan en de evolutie van de Maan en de Aarde. De meest geaccepteerde theorie is dan de Maan het resultaat is van de botsing van een object met de grootte van Mars (Theia genaamd) en de Aarde. Dit zou ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, tijdens het ontstaan van het zonnestelsel, moeten zijn gebeurd.

Het puin van deze inslag is mogelijk samengeklonterd en hieruit is de Maan ontstaan die zich daarna verder van de Aarde heeft af bewogen om in zijn huidige baan terecht te komen. Overeenkomstig met deze theorie moet het oppervlak van de Maan kort na het ontstaan bedekt zijn geweest met vloeibaar magma. Hierbij zouden de vluchtige elementen en bestanddelen in de mantel van de Maan zijn verdwenen op de manier zoals dat ook bij het bovenste gedeelte van de mantel van de Aarde is gebeurd.

Het lijkt niet zo belangrijk om te weten of de Maan droog of nat is maar in feite is het dat wel. Als de Maan droog is, zoals sinds de Apollo-missies is aangenomen dan betekent dat dit in overeenstemming is met onze ideeën over het ontstaan van de Maan.

De onderzoekers gebruikten de maansteen “Rusty Rock 66095” om de vluchtige inhoud van de Maan te bepalen. Deze roestige maanstenen zijn sinds Apollo 16 ze in 1972 mee terugnam naar de Aarde een raadsel voor de wetenschappers. Water is een essentieel ingrediënt voor roest. Wetenschappers concludeerden hieruit dat de Maan veel water moest hebben maar dat is uitgaande van de uitermate ijle atmosfeer van de Maan ook weer heel onwaarschijnlijk.

Gebruikmakende van een nieuwe chemische analyse werden het isotopisch lichte Zink 64 en het zware Chloor 37 bepaald en de zware metalen uranium en lood in het gesteente. Zink is het belangrijkste element omdat het vluchtig is en zich enigszins als water gedraagt onder de extreem hete condities die heersten tijdens het ontstaan van de Maan.

De hoeveelheid vluchtige en zware metalen in de onderzochte maansteen ondersteunen de theorie dat de verrijking met vluchtige elementen van het oppervlak van de Maan het gevolg is van het condenseren van vluchtige elementen. Met andere woorden, toen het oppervlak van de Maan nog steeds een oceaan van heet magma was verdampten en ontsnapten vluchtige elementen vanuit het binnenste. Sommige van die elementen condenseerden en vielen terug naar het oppervlak toen dit afkoelde en vast werd.

Dit zou kunnen verklaren waarom er in sommige maanstenen aan het oppervlak van de Maan veel vluchtige elementen voorkomen en het verklaart ook de hoeveelheid licht zink (isotoop 64) in zowel de onderzochte maansteen als de al eerder onderzochte vulkanische glasparels die van de Maan zijn meegenomen. Beiden waren als gevolg van extreme ontgassing van het binnenste van de Maan verrijkt met water en andere vluchtige bestanddelen. Echter, dit betekent ook dat het meeste water in de mantel van de Maan vermoedelijk is verdampt en is verdwenen in de ruimte.

Deze resultaten spreken studies tegen die zeggen dat het binnenste van de Maan nat is. O.a. een recente studie van onderzoekers van de Brown University. Zij hebben gegevens van de Indiase Chandrayaan-1 missie en de Lunar Reconnaissance Orbiter missie van de NASA gecombineerd met thermische profielen. Hieruit concludeerde het team van de Brown University dat er in de vulkanische afzettingen aan het oppervlak van de Maan veel water voorkomt en dat zou betekenen dat er ook grote hoeveelheden water in het binnenste van de Maan moeten zijn.

De laatste studie spreekt ook andere recente studies tegen die zeggen dat het water op de Maan een externe bron heeft. Het zou afkomstig zijn van of kometen of van de Aarde tijdens het ontstaan van het Aarde – Maan-systeem.

De onderzoekers die geloven dat het water van de Maan afkomstig is van kometen wijzen op overeenkomsten in de verhoudingen van waterstof en deuterium in zowel de maanstenen van de Apollo’s als bekende kometen. Zij die geloven dat het water van de Maan afkomstig is van de Aarde wijzen weer op overeenkomsten tussen isotopen van water op de Maan en op de Aarde.

Er is dus nog veel meer onderzoek nodig om vast te stellen waar het water van de Maan vandaan komt en of er nu nog steeds water in het binnenste van de Maan aanwezig is.

 

Eerste publicatie: 27 augustus 2017

Meer informatie: UC San Diego, PNAS