Je leest:

Waar komt de maan vandaan?

Waar komt de maan vandaan?

Auteur: | 24 september 2009

Het meest bekende en dichtstbijzijnde hemellichaam vanaf de aarde is de maan. Hij is eenvoudig te bestuderen, en mensen zijn er zelfs al geweest! Toch is er nog geen sluitend antwoord op wat misschien wel de eenvoudigste vraag lijkt: hoe komt de maan daar? De theorieën lopen uiteen van een door de aarde opgevangen planetoïde tot een inslag op aarde van een groot, zwaar object. De meeste aanwijzingen duiden erop dat de maan ooit een stukje van de aarde was: ruimtepuin dat bij een inslag los is gekomen en zich heeft samengebald. Maar hoe kom je erachter of dat klopt?

Vergeleken met de andere manen in ons zonnestelsel is de onze gigantisch, met een massa van 1/81 van die van de aarde. De zwaartekracht van de maan is groot genoeg om een zichtbaar effect te hebben op onze planeet: we danken er grotendeels de getijden aan. Eigenlijk, zo zeggen astronomen, zou je bijna van een dubbelplaneet kunnen spreken. De enige planeetachtige die nog sterker beinvloed wordt door zijn maan is Pluto – maar ja, Pluto’s maan Charon is dan ook slechts acht keer zo licht als Pluto zelf. In onze nabije omgeving heeft alleen Mars manen, en dat zijn allebei duidelijk opgevangen asteroïden. Hoe komen wij aan die bijzondere witte bol? Hierover bestaan een aantal theorieën.

1. De Vangsttheorie

Volgens de Vangsttheorie is onze maan op dezelfde manier ontstaan als de manen van Mars: objecten die te dicht bij de planeet kwamen zijn door het zwaartekrachtveld opgeslokt en hebben zo hun baan om de planeet gevonden. Bij Mars is het heel duidelijk dat zijn manen ingevangen planetoïden zijn, want het zijn kleine, aardappelvormige objecten zoals we ze in de planetoïdengordel veel tegenkomen. Wel zijn ze erg groot voor planetoïden. Onze maan is zeker geen planetoïde, maar zou bijvoorbeeld een object kunnen zijn dat in een verre regio van ons zonnestelsel is gevormd. Dat zou verklaren waarom de dichtheid zo laag is.

Een animatie van Marsmaan Phobos.

Hoe waarschijnlijk is deze theorie?

De manen van Mars bewijzen dat het mogelijk is dat een planeet een object aantrekt dat daarna een baan eromheen gaat beschrijven. Bovendien hebben we geen enkel zicht op de objecten die in het jonge zonnestelsel aanwezig waren.

Maar de theorie valt al snel in duigen als we berekenen hoe de vangst van de maan eruit zou hebben gezien. Omdat het een relatief zwaar object is, is het zwaartekrachtveld van de aarde niet sterk genoeg om het eenvoudig in te vangen. Dat kan alleen als de maan al sterk afgeremd was voordat ze bij de aarde aankwam. Daarvoor is een botsing nodig met een ander object, en de kans dat die omstandigheden tegelijk voorkwamen is heel erg klein. Als je daarbij optelt dat de kern van de maan veel te klein is voor een ‘normaal’ gevormd object uit ons zonnestelsel, en dat de isotopische samenstelling van de maan precies hetzelfde is als die van de aarde, dan kunnen we deze theorie afschrijven. ↑ terug naar boven ↑

2. De Spin-theorie

Een theorie die de samenstelling van de maan wel goed verklaart is de Spin-theorie. Volgens deze hypothese draaide de jonge aarde zo hard en was hij zo heet, dat hij materiaal van zijn buitenkant de ruimte in slingerde. Van dat materiaal kon dan de maan samenklonteren. Ook is het meteen duidelijk hoe het materiaal van de aarde af kon raken zonder dat we een inslagkrater vinden.

Hoe waarschijnlijk is deze theorie?

Er zijn een aantal aanwijzingen die deze theorie ondersteunen. Zo verklaart hij precies de samenstelling van de maan, en de afwezigheid van zware elementen. Ook biedt de Spin-theorie een uitleg voor gevonden maanstenen die uit gestold materiaal lijken te bestaan: de maan zou immers vloeibaar zijn begonnen.

Maar helaas is de sneldraaiende aarde geen natuurkundige mogelijkheid. Volgens de wet van behoud van impulsmoment moet de draaiing van de jonge aarde ergens naartoe zijn gegaan, die zou niet zomaar verdwijnen. En die draaiing vinden we, net als de energie die ervoor nodig was, nergens terug. Vandaar dat de Spin-theorie ook wordt afgeschreven. ↑ terug naar boven ↑

3. De Zusterplaneet-theorie

Pluto en zijn maan Charon vormen een dubbelplaneet.
NASA

Bij de vorming van een jonge ster kunnen planeten ontstaan, doordat materiaal in de stervormingsschijf zich hier en daar ophoopt. De Zusterplaneet-theorie trekt dit proces door naar de vorming van de maan: zou ze niet als zusterplaneet van de aarde uit hetzelfde planeetvormingsschijfje kunnen komen?

Hoe waarschijnlijk is deze theorie?

Deze hypothese verklaart de gelijkenis in samenstelling tussen de aarde en de maan, maar voert dat iets te ver door: als aarde en maan uit dezelfde stofwolk komen, dan moet er in de maan ook een zware ijzeren kern zitten. Bovendien impliceert deze theorie dat planeet-maan-systemen zoals het onze vaker gevormd moeten worden. We hebben er tot nu toe nog geen gevonden. ↑ terug naar boven ↑

4. De Grote Inslagtheorie

De belangrijkste theorie over het ontstaan van de maan noemen we de Grote Inslagtheorie, of de Theia-hypothese. Deze theorie stelt dat de jonge aarde in botsing is gekomen met een groot object, volgens berekeningen ongeveer zo groot als de planeet Mars. Bij die botsing is een flink deel van de aardmantel aan puin geslagen en de lucht in gevlogen, waar het onder invloed van de zwaartekracht is samengebald tot de maan. De aarde is tegelijkertijd hersteld van de inslag, zodat we nu geen krater meer kunnen vinden. Het ingeslagen object is door de maan en de aarde opgenomen. De aarde moet heel jong zijn geweest toen dit gebeurde, want alleen een hete planeet kan bekomen van zo’n grote inslag.

Hoe waarschijnlijk is deze theorie?

Er zijn een aantal belangrijke argumenten die voor de Grote Inslagtheorie pleiten. Zo blijkt uit zwaartekrachtmetingen dat de dichtheid van de maan vrij laag is, en goed overeenkomt met die van de aardmantel. Dat kan betekenen dat de maan van brokstukken van de buitenkant van de aarde is gemaakt. Ook weten we uit seismografische metingen dat de maan een hele kleine kern heeft: slechts 25% van zijn massa zit erin. Bij een gemiddelde planeet is dat 50%. Dat betekent dat er heel weinig zware elementen in de maan zitten, en ook dat komt overeen met de aanname dat ze uit de aardmantel is ontstaan. Ook wijst de samenstelling van maanstenen erop dat de maan ooit vloeibaar was, en de energie die nodig is om daarvoor te zorgen zou bij een grote inslag ruimschoots aanwezig zijn. Er zijn ook computersimulaties gedaan om te kijken of deze hypothese kan kloppen, en daar werd gevonden dat zeker kan. Flink wat aanwijzingen dus.

Maar er zijn ook een paar dingen die niet helemaal te verenigen zijn met de Grote Inslagtheorie. De verhouding tussen de lichte elementen in de maan komt niet overeen met die op aarde, en er is buitengewoon veel ijzeroxide aanwezig. Ook weten we niet zeker of de jonge aarde ooit een magma-oceaan had – wat wel nodig is om de inslag van een groot object te doorstaan zonder reusachtige inslagkrater. Bovendien zijn de elementen die uit het inslaande object in de maan achter moeten zijn gebleven niet te vinden. ↑ terug naar boven ↑

Welke hypothese klopt?

De Grote Inslagtheorie is op dit moment de meest waarschijnlijke verklaring voor het ontstaan van onze maan. Maar hij heeft nog wat hiaten, en zolang die niet ingevuld worden blijft de maan een interessant onderzoeksvoorwerp voor astronomen en geologen. Misschien kunnen we met betere technologie preciezer onder het maanoppervlak kijken om de samenstelling verder te analyseren. Of de oplossing ligt ver buiten ons zonnestelsel: wellicht vinden we andere planeet-maansystemen die ons meer kunnen leren over die van ons. Voorlopig blijft het een intrigerend raadsel dicht bij huis. ↑ terug naar boven ↑

Lees meer over de maan…

Dit artikel is een publicatie van Bètafactor i.s.m. Kennislink.
© Bètafactor i.s.m. Kennislink, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 24 september 2009

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.