Volgens een team wetenschappers van de Universiteit van Californië te Santa Cruz (VS), het Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (Duitsland) en het Collège de France (Frankrijk) is de maan na zijn ontstaan mogelijk het toneel geweest van zulk immense vulkanische activiteit dat zijn hele korst meerdere keren smolt en volledig werd omgewoeld. Op dat moment was de afstand tussen maan en aarde veel kleiner dan nu, en brachten getijdenkrachten grote vulkanische activiteit op gang (Nature, 18 december).
Wetenschappers worstelen al tijden met de leeftijd van de maan. De diverse schattingen die de afgelopen jaren zijn gedaan liggen honderden miljoenen jaren uit elkaar. Volgens sommige onderzoekers is onze trouwe metgezel 4,35 miljard jaar geleden ontstaan, anderen komen uit op 4,51 miljard jaar geleden.
Een van de meest opvallende inconsistenties heeft betrekking op de maangesteenten. Bijna alle gesteentemonsters wijzen op een jongere leeftijd, maar enkele zeldzame zirkoonkristallen zijn aanzienlijk ouder. Hoe kan dit? In hun nieuwe studie bieden de onderzoekers een oplossing voor deze tegenstrijdigheid. Volgens hun berekeningen is de korst van de maan na zijn vorming nogmaals grotendeels gesmolten. Slechts enkele zirkonen hebben deze extreme omstandigheden doorstaan.
De geschiedenis van de maan begon met een enorme botsing. In de begindagen van het zonnestelsel kwam een object ter grootte van Mars in botsing met de jonge aarde. Daarbij kwam zoveel hitte vrij dat onze planeet volledig smolt en een enorme hoeveelheid materie de ruimte in werd geslingerd. Dit materiaal klonterde uiteindelijk samen tot de maan, die aanvankelijk was bedekt met een grote oceaan van heet, vloeibaar gesteente. In de daaropvolgende miljoenen jaren koelde de maan af en verwijderde hij zich geleidelijk van de aarde, totdat hij zijn huidige baan op ongeveer 384.400 kilometer afstand bereikte.
De onderzoekers hebben nu specifiek gekeken naar wat zich heeft afgespeeld toen de afstand tussen aarde en maan ongeveer drie keer zo klein was als nu. Destijds traden allerlei veranderingen op in de stand en de vorm van de maanbaan. Eén daarvan was dat de maanbaan meer elliptisch werd, waardoor zijn afstand tot de aarde voortdurend varieerde. De daardoor optredende getijdenkrachten ‘kneedden’ de maan zodanig dat zijn mantel begon te smelten. Een allesomvattende magma-oceaan ontstond daarbij niet, maar berekeningen laten zien dat de warmte uit het binnenste van de maan in de loop van de miljoenen jaren het volledige oppervlak bereikte, waardoor de daar aanwezige gesteente smolten – misschien zelfs meerdere malen. Op sommige plaatsen bereikte hete lava het oppervlak, op andere bleef het onder het oppervlak.
Dit vulkanische scenario is van groot belang voor de leeftijdsbepaling van het korstgesteente. Sinds hun ontstaan bevatten maangesteenten (net als die van de aarde) radioactieve isotopen. Omdat de vervaltijd van deze isotopen bekend is, kan de ouderdom van het gesteente uit hun huidige concentraties worden afgeleid. Cruciaal daarbij is dat het gesteente, zolang het heet is, isotopen kan uitwisselen met zijn omgeving. Pas na afkoeling wordt zijn samenstelling definitief: de opgesloten radioactieve isotopen beginnen te vervallen, en de geologische klok begint te tikken.
De nieuwe bevindingen ruimen tevens een aantal andere tegenstrijdigheden uit de weg. Zo zijn er op die oude maan eigenlijk te weinig kraters te zien. Na zo lange tijd zou hij veel meer inslagen moeten hebben meegemaakt. Vulkanisme biedt uitkomst: uitstromende lava kan vroege inslagbekkens hebben uitgewist.
Al met al komen de wetenschappers tot de conclusie dat de maan zelf inderdaad tussen de 4,43 en 4,51 miljoen jaar oud is, maar dat zijn huidige korst 80 tot 160 miljoen jaar jonger is. (EE)
Old Moon with a Young Crust