De maan is oud - zoveel is zeker.
Net als de aarde en de rest van het zonnestelsel bestaat de maan ongeveer 4,5 miljard jaar. Maar probeer de planetenleeftijd nog verder te beperken, en wetenschappers hebben het moeilijk om het daarmee eens te zijn. Is onze maan een 'oude maan' die 30 miljoen jaar nadat het zonnestelsel vorm kreeg vormde, of een 'jonge maan' die 170 miljoen jaar later vormde?
In een nieuwe studie die op 29 juli in het tijdschrift Nature Geoscience is gepubliceerd, beschrijven wetenschappers nieuw bewijs dat onze maan blijkbaar aan de oudere kant staat. Door de verhoudingen van zeldzame radioactieve elementen te analyseren in een steekproef van maanstenen verzameld tijdens de Apollo-missies, beperkten wetenschappers uit Duitsland de datum van de vorming van de maan tot ongeveer 50 miljoen jaar na de geboorte van ons zonnestelsel - 150 miljoen jaar eerder dan velen studies schatten.
Dit is nuttige informatie als u bijvoorbeeld de maan een taart wilt kopen met het juiste aantal verjaardagskaarsen - of, zoals de auteurs van de studie schreven, als u de datums voor de geboorte van de aarde beter wilt beperken.
"Aangezien de vorming van de maan de laatste grote planetaire gebeurtenis was na de vorming van de aarde, biedt de leeftijd van de maan ook een minimumleeftijd voor de aarde", zei geoloog en hoofdonderzoeksauteur Maxwell Thiemens, voormalig onderzoeker van de Universiteit van Keulen, in een verklaring.
Dat komt omdat de maan waarschijnlijk is ontstaan na een schurkenstaat, een planeet ter grootte van Mars die in botsing kwam met de jonge aarde in de begindagen van het zonnestelsel. Het puin van deze gigantische inslag (meestal stukjes van de verpulverde mantel van de aarde) werd in de atmosfeer gespoten, en vloeide uiteindelijk samen in de ronde, rotsachtige satelliet die we kennen en waar we van houden.
Deze theorie verklaart waarom de aarde en de maan een bijna identieke chemische samenstelling hebben. Het is bijvoorbeeld mogelijk dat toen dat bedrieglijke impactor onze jonge planeet insloeg, het enkele zeldzame elementen van de aarde oppikte die waarschijnlijk niet ergens anders in het zonnestelsel vandaan komen. Door het verval van enkele van de radioactieve elementen in moderne maanstenen te bestuderen, probeerden de Duitse onderzoekers de data van de grote inslag en de vorming van de maan te beperken.
Het team was nieuwsgierig naar twee zeldzame isotopen (verschillende versies van elementen) in het bijzonder - hafnium-182 en de isotoop waar het uiteindelijk in verandert na eeuwen van radioactief verval, wolfraam-182.
De relatieve overvloed van deze elementen kan dienen als een soort kosmische klok, schreven de onderzoekers, aangezien halfnium-182 een halfwaardetijd heeft van ongeveer 9 miljoen jaar (wat betekent dat de helft van een bepaalde hoeveelheid van het element in iets anders zou zijn vervallen) na die tijd).
"Tegen de tijd dat we acht halfwaardetijden hebben bereikt (ongeveer 64 miljoen jaar), is het element functioneel uitgestorven" van het zonnestelsel, vertelde Thiemens WordsSideKick.com in een e-mail. Dat legt een harde limiet op de mogelijke data waarop de proto-maan de isotoop had kunnen oppikken tijdens zijn botsing met de aarde; Als hafnium-182 ooit op de maan heeft bestaan, moet de botsing binnen de eerste 60 miljoen jaar of zo na de vorming van het zonnestelsel hebben plaatsgevonden, voordat die zeldzame isotopen volledig verdwenen.
Zoals de onderzoekers verwachtten, bleken de Apollo-maansteenmonsters overvloediger te zijn in wolfraam-182 dan in vergelijkbare rotsen van de aarde - wat suggereert dat de maan inderdaad ooit rijk was aan hafnium-182.
Dus, hoe kunnen de wetenschappers er zeker van zijn dat de overvloed aan wolfraam-182 van de maan eigenlijk afkomstig was van rottend hafnium-182 en niet zomaar van de aarde werd gehaald nadat het vervalproces was voltooid? Volgens Thiemens heeft het te maken met de manier waarop elementen werden verdeeld tijdens de vorming van de aarde.
'Als een planeet zich vormt, is hij volledig gesmolten', zei Thiemens. Terwijl de kern van de aarde werd gevormd (ongeveer 30 miljoen jaar nadat het zonnestelsel dat deed), zonken zware elementen zoals ijzer in de kern, waarbij siderofiele (of "ijzerminnende") elementen met zich meebrachten. Ondertussen bleven lithofiele ("rotsminnende") elementen voornamelijk aan de oppervlakte om deel uit te maken van de mantel van de planeet. Omdat wolfraam een siderofiel is, zou elk wolfraam-182 dat rond was tijdens de enorme impact waarschijnlijk al in de kern van de aarde zijn gezonken, zei Thiemens. Ondertussen zou Hafnium, als lithofiel, waarschijnlijk overvloedig aanwezig zijn geweest in de aardmantel, precies op de plaats van de inslag. Het is dus veilig om te veronderstellen dat de overvloed aan wolfraam-182 in maanmonsters van vandaag afkomstig was van rottend hafnium-182 dat in de eerste 50 miljoen of 60 miljoen jaar van het leven van het zonnestelsel van de aarde werd opgepikt.
De maan is dus oud - waarschijnlijk zelfs ouder dan de meesten van ons dachten. En als je het ons vraagt, ziet het er niet meer dan 4,3 miljard uit.
