Bijzondere vulkanische bult op de maan gevonden

Onderzoekers die op het maanoppervlak op zoek waren naar sporen van inslagen in het verleden, vonden een bonus die volgens geologen “zeer verbazingwekkend” is.

Tuesday, December 17, 2019,
Door Robin George Andrews
Wanneer je met een telescoop naar de maan kijkt, zie je de vele goed bewaard gebleven ...
Wanneer je met een telescoop naar de maan kijkt, zie je de vele goed bewaard gebleven kraters en vlaktes met donkere lava op onze metgezel door de ruimte.
Foto van Babak Tafreshi, Nat Geo Image Collection

Na het ontstaan van ons zonnestelsel, zo'n 4,6 miljard jaar geleden, sloeg op enig moment een projectiel in op de nog jeugdige maan. Daardoor ontstond het zogenaamde ‘Crisium-bekken’, met een doorsnee van zo'n duizend kilometer. Niemand weet wanneer deze inslag precies plaatsvond. Wetenschappers zijn tientallen jaren bezig geweest om dat te achterhalen, om uiteindelijk antwoord te kunnen geven op de meer algemene vraag of de maan, en dus ook de aarde, vlak na zijn ontstaan een periode van heftige meteorenbombardementen heeft gekend.

Nu hebben wetenschappers die onderzoek deden naar dit deel van de maan een krater gevonden in het bekken die zuivere smelt van de inslag bevat: een soort vulkanisch gesteente dat kan dienen als een definitieve geologische klok. In de toekomst zouden astronauten of een robot hiervan mogelijk een monster kunnen nemen om te bepalen hoe oud het gesteente is. Zo zou duidelijk kunnen worden wat er op aarde gebeurde in de oertijd, toen er voor het eerst leven verscheen op onze planeet.

Daarnaast leverde de vondst als bonus nog een intrigerend raadsel op: in het bekken bevindt zich een geologische verhoging, ongeveer ter grootte van het eiland Texel, die anders is dan alles wat er ooit eerder in het zonnestelsel werd waargenomen. Het team schrijft in een binnenkort te verschijnen artikel in het vakblad Journal of Geophysical Research: Planets dat deze vulkanische bult lijkt te zijn ontstaan en gescheurd door vreemde ondergrondse magma-activiteit waar de onderzoekers op dit moment nog geen verklaring voor hebben.

“Ik vind dit zeer verbazingwekkend,” zegt Clive Neal, die als deskundige op het gebied van de geologie van de maan aan de Amerikaanse University of Notre Dame werkt en die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek.

Een ramp dateren

Onze kennis over de inslagen die op aarde hebben plaatsgevonden is nogal ontoereikend. Dat komt vooral doordat weersomstandigheden en het continue schuiven van tektonische platen het bewijsmateriaal op aarde uitwissen. Maar op de luchtloze, inactieve maan zijn miljarden jaren aan kraters boven op kraters terug te vinden. Zo zou onze metgezel in de ruimte indirect bewijsmateriaal kunnen bevatten van het verleden van inslagen op onze planeet.

Een van de redenen dat wetenschappers willen weten wat er zo lang geleden op aarde gebeurde, is dat dit kennis kan opleveren over de oorsprong van het leven. Er bestaat onder wetenschappers nog steeds discussie over de leeftijd van de oudst bekende fossielen, maar verschillende van de kandidaten zijn zo'n 3,5 tot 4,28 miljard jaar oud. Het bijzondere toeval wil dat uit gegevens van de maan blijkt dat dit ook het moment was dat de nog jonge aarde werd bekogeld door overgebleven brokstukken van de vorming van het zonnestelsel.

Tijdens de Apollo-missies en verschillende robotexpedities van de voormalige Sovjet-Unie werden gesteentemonsters meegenomen uit bekkens en grote kraters aan de voorkant van de maan. Aan de hand daarvan wisten onderzoekers de verschillende inslagen te dateren. Veel van de stenen wezen op perioden tussen de 3,8 en 4 miljard jaar geleden, wat het bewijs vormt voor een piek in het toch al grote aantal inslagen op de maan. Deze 200 miljoen jaar lange periode kwam bekend te staan als het Late Heavy Bombardment.

Er zit water in de maan - en zelfs meer dan eerst werd gedacht

Maar inmiddels is twijfel ontstaan aan een groot aantal dateringen van die bekkens. De herkomst van veel van die maanmonsters is onduidelijk. Van verschillende wordt inmiddels vermoed dat ze uit bepaalde bekkens zijn geworpen, en in andere terecht zijn gekomen, waardoor de dateringen van de wetenschappers niet kloppen. En als er inderdaad een piek in de inslagen was rond 3,9 miljard geleden, zoals de monsters uit het Apollo-tijdperk suggereren, dan is het moeilijk te verklaren waarom er na het ontstaan van het zonnestelsel eerst een rustige periode van bijna 700 miljoen jaar was.

“Gezien het feit dat er steeds meer wordt getwijfeld aan het Late Heavy Bombardment, is het heel belangrijk dat we achterhalen of die enorme inslagen op de maan inderdaad rond dezelfde tijd plaatsvonden,” stelt Paul Byrne, een planeetonderzoeker van de North Carolina State University, die niet betrokken was bij het onderzoek.

Slechts over één enkel bekken op de maan, Imbrium, bestaat algemene consensus dat de datering van 3,9 miljard jaar klopt, vertelt Bill Bottke, die als planeetonderzoeker en planetoïde-deskundige werkt aan het Southwest Research Institute in de Amerikaanse stad Boulder en die niet betrokken was bij de nieuwe studie. Om te kunnen vaststellen of er ooit echt een piek in het aantal inslagen was, moet de leeftijd van de bekkens preciezer worden bepaald, aan de hand van het smeltmateriaal van de inslag. En dat is waar het Crisium-bekken om de hoek komt kijken.

Zee der gevaren

Een jaar voor zijn overlijden publiceerde de befaamde maanwetenschapper Paul Spudis een artikel waarin hij opperde dat het Crisium-bekken nog scherven bevat van de smelt van de oorspronkelijk inslag. Dan Moriarty, maan-geoloog bij het Goddard Space Flight Center van NASA en zijn collega's besloten daarom de gegevens van maanorbiters te gebruiken om die te proberen te vinden. Hun uitgangspunt was dat de puurste inslagsmelt rijk aan magnesium is. Daarom speurden ze het bekken af naar de karakteristieke spectrale signatuur van dat element.

De oorspronkelijk inslag waarbij het Crisium-bekken werd gevormd, was zo krachtig dat er een 15 kilometer dikke smeltlaag ontstond. Helaas stroomden vanaf zo'n 3,6 miljard jaar geleden grote lava-uitbarstingen het bekken in, waardoor een brede vulkanische zee ontstond, die ook wel Mare Crisium of de Zee der gevaren wordt genoemd. Hierdoor raakte het grootste deel van de smelt van de oorspronkelijke inslag bedekt.

Maar gelukkig was al uit eerder onderzoek gebleken dat er in dit scenario nog wel “eilandjes” van gesteente konden blijven bestaan in het met lava gevulde bekken, die ook wel “kīpukas” worden genoemd. Op aarde en elders op de maan zijn kīpukas stukjes hoger gelegen gebied die worden omringd door jonger, afgekoeld lava. Het team ging ervan uit dat de inslagsmelt van Crisium op dergelijke plekken ook nog steeds zichtbaar zou zijn.

Bij het onderzoek van het team naar het gebied sprong één kīpuka eruit - letterlijk. De maanhobbel ter grootte van een stad was vreemd hoog en gebarsten als een eierschaal, en werd niet begrensd door andere landvormen.

Bij nader onderzoek bleek uit een kleine krater op deze kīpuka dat deze grotendeels bestaat uit bevroren vulkanisch gesteente. De beste verklaring die de onderzoekers konden bedenken voor het ontstaan van de gebarsten hobbel, was dat deze naar boven was geduwd door een vorm van ondergrondse vulkanische activiteit. Maar voorlopig is het verschijnsel nog een raadsel. Daar komt nog bij dat het gesteente weliswaar enige inslagsmelt bevat, maar dat het ook behoorlijk verpulverd is, waardoor het team op zoek moest naar betere mogelijkheden om de inslaggeschiedenis van de maan te bekijken.

Berg van bevroren vuur

Gelukkig vonden ze een duidelijke magnesium-signatuur in de Yerkes-krater, met een doorsnede van zo'n 35 kilometer, die in het Crisium-bekken ligt. De inslag was zo krachtig dat in het midden een zogenaamde ‘centrale berg’ ontstond. Deze bestaat uit puin dat als vloeistof wegliep en vervolgens als een ophoging in het midden van de krater vaste vorm kreeg. Uit de spectrale gegevens blijkt dat op deze piek volop inslagsmelt van Crisium buiten bereik bleef van de lavazee die uiteindelijke de bodem van het bekken zou bedekken.

Het is mogelijk dat deze inslagsmelt afkomstig is van de formatie van Yerkes zelf, en niet van de grotere inslag waarbij het Crisium-bekken ontstond, vertelt Neal. Maar als het team het bij het rechte eind heeft, dan zou de leeftijd van een tweede bekken op de maan met een missie naar Yerkes vast kunnen komen te staan. Als dat, net als Imbrium, 3,9 miljard oud zou zijn, dan zou dat een ondersteuning vormen voor het idee van een piek in het aantal inslagen in de oertijd. Maar als dit bekken veel ouder zou blijken te zijn, dan zou daaruit blijken dat de gigantische inslagen meer verspreid in de tijd plaatsvonden.

Als de meteorenregen zich over een langere tijd uitstrekte, dan zouden slechts delen van de aarde totaal verdord en verlaten zijn geweest. Maar als sprake was van een geconcentreerde piek, dan zou de aardkorst compleet gesmolten kunnen zijn geweest, en was de dampkring vol silicaatdamp, aldus medeauteur Dan Moriarty. Als dat gebeurde terwijl het leven net ontstond, dan is het zeer bijzonder dat er überhaupt leven bestaat op aarde, stelt hij.

Hoewel dit onderzoek dus nieuwe kennis heeft opgeleverd, zullen de begindagen van het zonnestelsel een mysterie blijven tot er een bezoek kan worden gebracht aan Crisium en de andere bekkens op de maan.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

lees verder

Mysterieuze bel van gesteente op achterzijde van maan ontdekt

De kolossale vondst kan wetenschappers meer inzicht bieden in de vorming van alle aardachtige hemellichamen – waaronder de Aarde zelf.

Vorming van maan rond planeet voor het eerst vastgelegd

Een schijf van stof rond een afgelegen exoplaneet zou het allereerste begin kunnen zijn van een spiksplinternieuwe maan.

Chinese rover vindt vreemd gesteente op de maan

Tijdens de opzienbarende Chang’e-4-missie zijn mogelijk mineralen waargenomen die licht kunnen werpen op enkele hardnekkige raadsels rond de oorsprong van de maan.
Lees meer