Als je een buitenpost in onherbergzaam gebied bouwt, is het meestal een goed idee om je verre te houden van tektonische breuklijnen. Maar gelukkig voor de experts die plannen hebben voor de menselijke bewoning van de maan, was het tot nu toe duidelijk dat de natuurlijke metgezel van de aarde geologisch niet actief is. Voor tektonische activiteit heb je immers interne hitte nodig, en aangenomen werd dat kleine rotsachtige hemellichamen als de maan veel sneller afkoelden dan grotere planeten als de aarde.
Maar uit een nieuwe analyse van gegevens uit de tijd van de Apollo-missies komt naar voren dat de maan tektonisch actiever is dan tot nu toe werd gedacht.
Tijdens een onderzoek dat gisteren in het tijdschrift Nature Geoscience is verschenen, hebben onderzoekers eindelijk de mogelijke epicentra van mysterieuze ‘maanbevingen’ kunnen vaststellen die door seismometers in het Apollo-tijdperk werden geregistreerd. Die schokken leken uit te gaan van klifachtige formaties die ‘breukwanden’ worden genoemd.
“Het hele idee dat een rotsachtig hemellichaam als de maan, met een ouderdom van 4,6 miljard jaar, al die tijd genoeg interne hitte heeft kunnen vasthouden om een netwerk van breuklijnen te produceren, druist in tegen de wetenschappelijke consensus,” zegt Thomas Watters van het Smithsonian Institution in Washington DC, een van de medeauteurs van de nieuwe studie.
Rotsgetijden
Het zal deze zomer precies vijftig jaar geleden zijn dat de opmerkelijke maanlanding van de Apollo 11 plaatsvond. In die dagen van de ruimterace was de VS er meer op gericht zijn astronauten op het maanoppervlak te laten landen en weer terug naar de aarde te brengen voordat de Sovjets dat deden, dan op het bedenken van wat de astronauten daar zouden doen als ze eenmaal waren geland.
“Het was zo van: O, ja, we moeten daar ook nog iets interessants gaan doen,” zegt Renee Weber, planetoloog van Marshall Space Flight Center van de NASA in Huntsville, Alabama, en medeauteur van de nieuwe studie.
Dat ‘interessants’ was wetenschappelijk onderzoek, zoals het verzamelen van een schat aan geologische gegevens, waaronder de maanstenen die mee terug naar de aarde werden genomen. Tijdens vier van de Apollo-missies plaatsten astronauten seismometers op de landingsplek, die duizenden diepe bevingen registreerden in de loop van de acht jaar dat ze bleven functioneren.
De seismische activiteit op de maan komt voort uit heel andere mechanismen dan bevingen op onze eigen wereld, legt Weber uit. Zo worden de meeste ‘maanbevingen’ veroorzaakt door de uitwerking van de zwaartekracht van de aarde op onze kleine, grijze satelliet – in een proces dat een beetje het omgekeerde is van de manier waarop de zwaartekracht van de maan onze oceanen aantrekt en daarmee het regelmatige opkomen en afnemen van de getijden veroorzaakt. Op het maanoppervlak is geen vloeibaar water aanwezig, maar het gesteente van de maan wordt door de aantrekkingskracht van de aarde wel vervormd, waarbij de maan van een bolvorm tot een meer ellipsvormig lichaam wordt uitgerekt en weer terugveert tot een bol.
Ook de enorme temperatuurverschillen tussen de dag en de nacht op de maan, van tot wel 280 graden Celsius, kunnen tot seismische activiteit leiden. Enkele van de waargenomen maanbevingen zijn zelfs door de mens veroorzaakt, toen de vluchtleiding destijds besloot om afgedankte onderdelen van ruimtevaartuigen op het maanoppervlak te laten neerstorten, ten behoeve van de kalibratie van de seismometers.
Maar 28 van de geregistreerde bevingen leken uit te gaan van de bovenste kilometers van de maankorst. Deze gebeurtenissen waren te vergelijken met aardbevingen van 5,5 op de schaal van Richter. En ruim veertig jaar lang hebben ze de wetenschap voor raadsels gesteld.
Seismische speurtocht
Sinds 2009 heeft Watters aan de hand van beelden van de NASA-satelliet Lunar Reconnaissance Orbiter duizenden breukwanden op de hele maan in kaart gebracht. Op basis van de versheid van het materiaal dat in de directe omgeving van de breukwanden was te zien, kon hij vaststellen dat ze relatief recent waren ontstaan en niet ouder waren dan zo’n vijftig miljoen jaar, “wat geologisch gezien vrij jong is, maar ook niet héél jong,” zegt hij.
Toch vermoedt Watters dat deze breukwanden verantwoordelijk kunnen zijn voor de ondiepe maanbevingen, maar voor die stelling heeft hij meer bewijzen nodig. De vier seismometers uit het Apollo-tijdperk leveren relatief onnauwkeurige gegevens op en kunnen de bevingen tot op een straal van niet minder dan 160 kilometer trianguleren.
Dus maakten de onderzoekers gebruik van een algoritme waarmee bevingen op aarde worden gelokaliseerd in het geval dat het netwerk van seismometer gebrekkig is. Daarbij creëerden ze een raster waarop de vermeende epicentra van de maanbevingen waren uitgezet. Van de 28 geregistreerde bevingen vonden er mogelijk acht binnen dertig kilometer van een breukwand plaats, terwijl zes ervan plaatsvonden toen de maan het verst van de aarde af stond, wanneer de getijdenkrachten op het maanoppervlak het grootst zouden moeten zijn.
Om te controleren of het niet om een toevallige samenloop van omstandigheden ging, bootste het team tienduizend seismische schokken na om uit te zoeken of ze een soortgelijk patroon zouden opleveren. Daaruit bleek dat de kans dat al deze factoren toevallig zouden samenvallen, slechts één procent was. Voor Watters betekent dit dat de breukwanden de meest waarschijnlijke epicentra voor de maanbevingen zijn.
“Het betekent dat de maan, hoe je het ook wendt of keert, tektonisch actief is,” zegt hij. “Ik vind dat een verbluffende uitkomst.”
Blik op breuken
Maar gezien de onzekerheid in de resultaten menen andere wetenschappers dat het nog te vroeg is voor een definitieve conclusie.
“Ze gebruiken veel statistische argumenten en ik denk dat ze goede wetenschap bedrijven, maar ik zou nog niet de vlag uithangen,” zegt Ceri Nunn, expert in de seismologie van de maan bij het Jet Propulsion Laboratory van de NASA in Californië. Ondanks de allesbehalve ideale kwaliteit van de oorspronkelijke gegevens denkt zij dat het team de locaties van de epicentra voorlopig zo nauwkeurig mogelijk heeft kunnen vaststellen.
Weber en anderen werken nu aan een voorstel voor een maanmissie waarbij een nieuw netwerk van uiterst geavanceerde seismometers op de maan wordt geplaatst, waarvan er eentje misschien op of nabij een breukwand kan worden neergezet.
Gezien de hernieuwde interesse in het maanonderzoek van de kant van landen en privébedrijven uit de hele wereld, kan de kaart waarop de onderzoekers de epicentra hebben aangegeven, een goede leidraad zijn voor toekomstige maanlanders die deze plekken willen mijden.
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
