Volgens een theorie is onze maan ontstaan na een botsing tussen de aarde en een forse planetoïde.Tot nu toe werd aangenomen dat het object dat tegen de aarde botste ongeveer zo groot was als de planeet Mars. Nieuwe computersimulaties tonen echter aan dat de indringer ten minste tweemaal zo groot moet zijn geweest. En bovendien lijkt het ontstaan van de maan verrassend kort te hebben geduurd: de klus kan binnen ongeveer een jaar geklaard zijn geweest.
Over het ontstaan van de maan bestaan hardnekkige misverstanden. Nog steeds denken veel mensen dat onze nabije buur uit de aarde is geslingerd toen deze laatste nog vloeibaar was, of dat het een toevallige passant betreft die door onze planeet is ingevangen. De eerste theorie ontstond eind negentiende eeuw, de laatste is van recenter datum, maar beide zijn achterhaald. Voor de splijtingstheorie zou de aarde in het verre verleden onwaarschijnlijk snel om haar as moeten hebben gedraaid, en het 'invangscenario' kan niet verklaren waarom aarde en maan zo sterk van elkaar verschillen.
Als je de samenstellingen van maan en aarde met elkaar vergelijkt, valt een tweetal verschillen onmiddellijk op. De maan is extreem droog en zijn dichtheid is veel kleiner dan die van de aarde. Dat laatste komt doordat de maan weinig zware elementen zoals ijzer bevat. De verschillen zijn opmerkelijk, omdat je verwacht dat aarde en maan, net als de andere planeten en manen in het zonnestelsel, uit ruwweg hetzelfde basismateriaal zijn opgebouwd. Zó arm aan water en ijzer zou een naaste verwant van de aarde -- ingevangen of niet -- eigenlijk niet mogen zijn.
Twee manen?
Maar als de maan dan niet uit de aarde is geboren en ook niet door de aarde is geadopteerd, waar komt hij dan wél vandaan? Sterrenkundigen menen sinds medio jaren zeventig het antwoord op deze vraag te kennen: de maan is het product van een botsing waarbij de aarde kort na haar ontstaan, vierenhalf miljard jaar geleden, betrokken is geweest. Bij deze grote botsing zou (ijzerarm) materiaal uit de aardmantel in een baan om de aarde zijn geslingerd, om vervolgens samen te klonteren tot een nieuw hemellichaam: de maan. Zo'n botsing is niet zo onwaarschijnlijk als het lijkt, want in de begindagen van ons zonnestelsel wemelde het overal van de kleinere en grotere planeten en planetoïden, die elk hun eigen baan om de zon trachtten veilig te stellen.
Recente computersimulaties door de Japanse planeetdeskundige Shigeru Ida en zijn Amerikaanse collega's Robin Canup en Glen Stewart laten voor het eerst in detail 'zien' wat zich vier miljard jaar geleden op en rond onze planeet moet hebben afgespeeld. Het belangrijkste resultaat van deze wetenschappelijke 'tekenfilm' is dat de materie die uit de aarde werd geslingerd weliswaar heel snel (binnen een jaar!) kan samenklonteren tot een maan, maar dat het ook een heel slordig bouwproces is. Lang niet al het materiaal is uiteindelijk ook daadwerkelijk in de maan terechtgekomen.
Het puin dat na de grote botsing in een baan om de aarde draaide, vormde een brede schijf om de planeet, vergelijkbaar met het ringenstelsel van Saturnus. De materie in het binnenste gedeelte van de puinschijf -- 60 tot 85 procent van het totaal -- kon niet samenklonteren door de getijdenwerking van onze planeet, en viel na verloop van tijd terug op aarde. De maan moet dus zijn ontstaan uit de materie die zich meer aan de buitenrand van de schijf bevond.
Het meeste puin kwam uiteindelijk dus weer op aarde terecht, en dat betekent dat er bij de botsing veel meer puin moet zijn ontstaan dan tot nog toe werd aangenomen. En dat betekent weer dat het object dat met de aarde in aanraking kwam ook veel groter was. Gingen eerdere berekeningen ervan uit dat de indringer qua grootte en gewicht vergelijkbaar was met de planeet Mars, volgens Ida en zijn collega's zou hij twee tot drie maal zo zwaar moeten zijn geweest.
De onderzoekers hebben overigens meer dan één scenario doorgerekend. Zevenentwintig computermodellen passeerden de revue, waarbij steeds veranderingen werden aangebracht in het aantal grote brokstukken en hun afstand tot de aarde. Het aantal brokstukken varieerde van 1000 tot 2700, en hun afmetingen konden oplopen tot honderd kilometer. In elk van de simulaties was het ontstaan van de maan binnen een jaar een feit, waarbij onze satelliet steevast op een afstand van ongeveer 22.500 kilometer van de aarde ontstond, eventjes buiten de zogeheten Roche-limiet (de afstand waarbinnen de getijdenkracht van de aarde het samenklonteringsproces kan voorkomen).
Een interessant nevenresultaat van de simulaties is dat onze planeet mogelijk eventjes een tweede maan heeft gehad. In ongeveer één op de drie simulaties ontstonden in eerste instantie twee kleinere manen in plaats van één grote. Na verloop van gingen echter ook deze tweetallen in elkaar op.
Impulsmoment
Hoewel het slechts om een kleine aanpassing lijkt te gaan, is de botsingstheorie door deze verfijningen toch wat minder waterdicht geworden. Op de eerste plaats zou een botsing met zo'n grote soortgenoot o.m. tot een veel snellere aardrotatie moeten hebben geleid dan nu het geval is. Hoe het overtollige impulsmoment uit het aarde-maanstelsel is afgevoerd, is vooralsnog een raadsel (de getijdenwerking van de zon alléén lijkt ontoereikend). Bovendien zijn planetoïden zeldzamer naarmate ze groter zijn; de nieuwe variant van de botsingstheorie heeft dus een minder waarschijnlijk uitgangspunt nodig om tot het juiste resultaat te komen. Als de aarde inderdaad is getroffen door een object met tweemaal de massa van Mars, zou het ontstaan van zo'n grote maan bij een planeet als de onze zelfs naar kosmische maatstaven wel eens een tamelijk unieke gebeurtenis kunnen zijn.
Bron: Teleac
Geen opmerkingen:
Een reactie posten