Eeuwenlang hebben wetenschappers geprobeerd uit te leggen hoe de maan is ontstaan. Terwijl sommigen hebben beweerd dat het is gevormd uit materiaal dat door de aarde verloren is gegaan door middel van middelpuntvliedende kracht, beweerden anderen dat een voorgevormde maan werd gevangen door de zwaartekracht van de aarde. In de afgelopen decennia was de meest geaccepteerde theorie de Giant-impact-hypothese, die stelt dat de maan is gevormd nadat de aarde 4,5 miljard jaar geleden werd geraakt door een object ter grootte van Mars (genaamd Theia).
Volgens een nieuwe studie van een internationaal team van onderzoekers kan de sleutel om te bewijzen welke theorie klopt, afkomstig zijn van de eerste atoomproeven die hier op aarde zijn uitgevoerd, zo'n 70 jaar geleden. Na onderzoek van monsters van radioactief glas verkregen van de Trinity-testlocatie in New Mexico (waar de eerste atoombom tot ontploffing werd gebracht), stelden zij vast dat monsters van maanstenen een vergelijkbare uitputting van vluchtige elementen vertoonden.
De studie werd geleid door James Day - een professor in de geowetenschappen aan de Scripps Institution of Oceanography aan de University of California, San Diego. Samen met zijn collega's - afkomstig van het Paris Institute of Earth Physics, het McDonnell Center for the Space Sciences en NASA's Johnson Space Center - onderzochten ze glasmonsters die waren opgehaald van de Trinity-testsite om hun chemische composities te bepalen.
Dit glas, bekend als trinite, werd gemaakt toen de plutoniumbom in 1945 werd ontploft op de Trinity-testlocatie als onderdeel van het Manhattan Project. Op een afstand van 350 meter (1100 voet) van grond nul werd arkoszand (dat voornamelijk bestaat uit kwartskorrels en veldspaat) omgezet in groen gekleurd glas door de extreme hitte en druk veroorzaakt door de enorme explosie.
Jarenlang hebben wetenschappers deze glasafzettingen bestudeerd, die volgens hen het resultaat waren van het opzuigen van zand in de explosie en vervolgens als gesmolten vloeistof op het oppervlak regenden. Toen Day en zijn collega's het onderzochten, merkten ze op dat monsters van het glas leeg waren van zink en andere vluchtige elementen - waarvan bekend is dat ze verdampen onder extreme hitte en druk - afhankelijk van hoe ver ze verwijderd waren van nul.
Volgens hun studie, die werd gepubliceerd in Wetenschappelijke vooruitgang op 8 februari 2017 waren monsters van triniet die werden verkregen tussen 10 en 250 meter (30 tot 800 voet) van de explosieplaats veel meer uitgeput van deze elementen dan monsters die van verder weg waren genomen. Bovendien waren de resterende isotopen van zink zwaarder en minder reactief dan in andere.
Vervolgens vergeleken ze deze resultaten met studies uitgevoerd op maanstenen, die een vergelijkbare uitputting van vluchtige elementen vertoonden. Hieruit hebben ze vastgesteld dat er op een bepaald moment op de maan vergelijkbare hitte- en drukomstandigheden waren, waardoor deze elementen verdampten. Dit komt overeen met de theorie dat er in het verleden een enorme impact heeft plaatsgevonden die het oppervlak van de maan in een oceaan van magma veranderde.
Zoals Day uitlegde in een persbericht van UC San Diego:
“De resultaten laten zien dat verdamping bij hoge temperaturen, vergelijkbaar met die aan het begin van planeetvorming, leidt tot het verlies van vluchtige elementen en tot verrijking in zware isotopen in de overgebleven materialen van het evenement. Dit was conventionele wijsheid, maar nu hebben we experimenteel bewijs om het te bewijzen. '
Hoewel de overheersende theorie sinds de jaren tachtig de reuzenimpacthypothese was, is het debat gaande en onderhevig aan nieuwe bevindingen. Zo verscheen in januari 2017 een nieuwe studie gepubliceerd in Nature Geoscience - die werd geleid door Raluca Rufu van het Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israël - gaf aan dat de maan mogelijk het gevolg was van veel kleinere botsingen.
Met behulp van computersimulaties ontdekte het Weizmann-team dat meerdere kleine inslagen vele moonlets rond de aarde hadden kunnen vormen, die vervolgens zouden zijn samengesmolten om de maan te creëren. Maar door te laten zien dat vluchtige elementen dezelfde soorten reacties op hitte en druk ondergaan, ongeacht waar de reactie plaatsvindt, hebben Day en zijn collega's solide bewijs geleverd dat wijst op een enkele impactgebeurtenis.
Deze studie is pas de laatste in een serie die aardwetenschappers helpt om beperkingen op te leggen over wanneer en hoe de maan zich heeft gevormd, die ons ook helpen een beter begrip te krijgen van de geschiedenis van het zonnestelsel en de vorming ervan.
