Maan

Maan-nieuwtjes...

De maan in cijfers

Afbeelding: Links de oudste gekende maantekening, midden een maantekening van Galileo Galilei, rechts een voetafdruk die Buzz Aldrin achterliet op de maan.

Na de Aarde is de Maan het hemellichaam waar we het meest van afweten. Al vele duizenden jaren nemen mensen de Maan waar, en maken ze er tekeningen van. Door het bestuderen van de maanfasenkonden Griekse filosofen concluderen dat de Aarde rond is. Galilei ontdekte met zijn primitieve telescoop dat de Maan bedekt is met kraters. Bovendien is het -tot nu toe- de enige wereld buiten de aarde waar al mensen zijn geweest.

Baan en rotatie

De maan draait in 27 dagen en 7 uur om de aarde, en in ongeveer dezelfde periode om haar eigen as. Daardoor keert zij altijd dezelfde kant naar de aarde. Dit heet een gekoppelde rotatie.

Door kleine schommelingen van de maan, libraties genoemd, kunnen we vanop de aarde toch iets meer dan de helft van de maan zien. Alles bij elkaar kenden we reeds 59 % van het maanoppervlak, voor de Russische sonde Loenik III in 1959 de eerste foto van de achterkant van de Maan naar de aarde doorzond.

Tijdens een maan-dag, die twee aardse weken duurt, kan de temperatuur oplopen tot meer dan 100 °C. 's Nachts daalt de temperatuur snel tot -160 °C: de Maan heeft immersgeen significante atmosfeer die de warmte kan vasthouden en verdelen over het oppervlak.

Oppervlak

Maria

Met het blote oog kan je al meteen zien dat de maan twee verschillende terreintypes heeft: het grootste deel van de maan is licht, maar er zijn een aantal grote donkere vlekken zichtbaar. Deze worden zeeën genoemd (in het Latijn: Mare, meervoud Maria), omdat men vroeger dacht dat het grote waterplassen waren.

In werkelijkheid zijn de zeeën op de Maan enorme vlakten van basalt, ontstaan door uitvloeiend gesteente: toen ongeveer 3 miljard jaar geleden een aantal grote meteorieten op het maanoppervlak insloegen, ontstonden grote kraters. De inslagen waren zo krachtig dat de maankorst openscheurde, zodat vloeibaar gesteente uit de mantel naar de oppervlakte kon stromen. Daar koelde het dan weer af.

De achterkant van de Maan, die vanop de Aarde nooit te zien is, vertoont veel minder zeeën. Dat komt doordat de maankorst daar veel dikker is, zodat vloeibaar gesteente het veel moeilijker had een weg naar de oppervlakte te vinden.

Afbeelding: Links de voorkant van de Maan, die altijd naar de Aarde toe gekeerd is, rechts de achterkant van de Maan, enkel te bekijken met ruimtesondes.

Kraters

Als je met een verrekijker of een telescoop naar de Maan kijkt, zie je meteen een tweede oppervlaktekenmerk: de Maan is bedekt met kraters. In de 19de eeuw dacht men nog dat het om vulkaankraters ging, zoals we die hier op Aarde kennen. Sindsdien weten we echter dat de Maan maar heel weinig vulkanen heeft, en dat de kraters op de Maan inslagkraters zijn, veroorzaakt door meteorieten. Doordat de Maan geen atmosfeer heeft, bereikt zelfs het kleinste stofdeeltje het oppervlak met een enorme snelheid, zodat het een mini-kratertje kan produceren. Behalve de zeeën, die relatief jong zijn en dus nog niet zoveel inslagen te verwerken kregen, bestaat bijna het hele maanoppervlak uit inslagkraters of materiaal dat door inslaande meteorieten werd verpulverd.

Bergketens en kloven

In de zeeën vinden we kloven en rillen, die zijn ontstaan doordat de laag basalt bij het afkoelen inkromp. Verder zijn er op de maan ook bergketens. Die zijn ontstaan door het samendrukken van de maankorst, soms door inslagen maar meestal door het immense gewicht van de laag basalt die in de zeeën aan de oppervlakte kwam.

Afbeelding: Verschillende oppervlaktekenmerken op de Maan: een krater, een bergketen, en een zee met rillen.

De maanbodem

Toen de reis van Apollo 11 naar de Maan werd gepland, was één van de moeilijkheden het inschatten van de stevigheid van de maanbodem. Sommige wetenschappers hadden gewaarschuwd dat de maanlander wel eens zou kunnen wegzinken in een laag stof van enkele meters diep. Dat was dan ook een grote bezorgdheid van Armstrong en Aldrin toen ze hun ruimtetuig neerzetten. Wanneer Armstrong de ladder van de maanlander begon af te dalen, hield hij nauwlettend de brede poten van het ruimtetuig in het oog. Gelukkig bleek dat de zware maanlander niet meer dan enkele centimeters was weggezakt, en dat de astronauten veilig over het maanoppervlak konden lopen.

Het maanstof, ook regoliet genoemd, bestaat uit verpulverde stenen en mineralen. Soms vinden we dit regoliet ook in grotere brokken, aan elkaar geklit door glas dat is ontstaan door de verhitting van silicium bij een inslag. De laag regoliet is zo'n 8 meter dik, en is vergelijkbaar met wat op Aarde de bodem wordt genoemd.

Afbeelding: Beelden van de Amerikaanse bemande maanlandingen (Apolloprogramma). [Foto's: NASA]

Ontstaan en evolutie

Hoewel manen bij planeten erg veel voorkomen, is onze Maan toch een buitenbeentje. Ten eerste heeft geen van de vier andere terrestrische planeteneen echte maan (de satellieten van Mars zijn wellicht ingevangen planetoïden). Ten tweede is de Maan erg groot in vergelijking met haar planeet. Ten derde lijkt de samenstelling van de Maan erg op die van de Aarde, maar is ze toch niet helemaal hetzelfde.

Vroeger waren er drie hypotheses over de vorming van de maan. Sommige wetenschappers dachten dat de Maan oorspronkelijk een gewone planeet was, die door de Aarde was gevangen. Anderen vermoedden dat de Aarde en de Maan samen waren ontstaan uit dezelfde stofschijf. Een derde mogelijkheid was dat de Maan zich bij het ontstaan van de planeten uit de Aarde had losgescheurd onder invloed van de middelpuntvliedende kracht. Deze drie theorieën bleken echter niet meer houdbaar na de maanlandingen.

De theorie die momenteel de meeste aanhangers heeft, stelt dat de Maan is ontstaan nadat een planetesimaal van ongeveer de grootte van Mars tegen de Aarde was gebotst. Ongeveer 4,5 miljard jaar geleden zou er een enorme inslag op de Aarde geweest zijn; deze inslag was een soort van schampschot. Dat zorgde ervoor dat de Aarde niet werd vernietigd, maar enkel een groot deel van haar buitenste mantel kwijtspeelde. Dit materiaal klonterde daarop langzaam samen om de Maan te vormen.

Hoe groot de planetesimaal was, waar hij vandaan kwam, onder welke hoek hij insloeg en hoe de inslag exact verliep staat nog ter discussie. bovenstaande illustratie dient dus enkel als voorbeeld gezien te worden.

Vorming van de maanbol

De volgende periode in de geschiedenis van de Maan was minstens even catastrofaal als haar ontstaan. Het samenklonteren van de brokstukken veroorzaakte een immense druk op de jonge Maan, zodat haar kern smolt en vloeibaar werd. Tegelijkertijd bleef het meteorieten regenen op het oppervlak. De Maan bleef daardoor lange tijd een gloeiende vuurbal, waarbij de verschillende chemische materialen voortdurend door elkaar gemengd werden.

Stollen van de maankorst, en meteorietinslagen

Zo'n 4,3 miljard jaar geleden, pas 200 miljoen jaar na het ontstaan, kon de buitenste laag van de maankorst eindelijk afkoelen en vast worden. Binnenin de Maan bleven de druk en radioactieve elementen echter voor warmte zorgen, zodat er nog heel lang vloeibaar gesteente in de mantel van de Maan bleef. Af en toe kon dit magma door de maankorst naar de oppervlakte breken, waar het afkoelde en de zeeën vormde. Intussen bleven grote en kleine inslagen het maanoppervlak teisteren, zodat uiteindelijk de hele maankorst nu bestaat uit verpulverd materiaal. Er is wellicht geen stukje meer over van het oorspronkelijke oppervlak van de Maan.

De laatste grote inslagen waren die welke de bassins van de Mare Imbriumen de Mare Orientale vormden, ongeveer 3,85 miljard jaar geleden. Op dat moment was het aantal meteorieten al zodanig verminderd dat deze zeeën er relatief ongeschonden uitzien.

Drie miljard jaar geleden zag de Maan er wellicht al ongeveer zo uit als ze er nu uitziet: meteorietinslagen werden zeldzaam, en inslagkraters werden niet meer overspoeld met basalt omdat nu ook het binnenste van de maan afgekoeld raakte. Een laatste grote klap was de inslag die de krater Copernicus veroorzaakte, zo'n miljard jaar geleden, waarbij nog een klein beetje basalt naar de oppervlakte kwam. Sindsdien blijft de Maan bestookt worden met meteorieten, maar deze zijn meestal niet veel groter dan zandkorreltjes.

Sinds kort onderzoeken wetenschappers en amateur-astronomen de inslagen van kleine meteorieten op de maan met videocamera's. Tijdens hetleonidenmaximum van 1999 werden voor het eersteen aantal lichtflitsen gedetecteerd die wellicht door inslagen van meteorieten veroorzaakt werden. In 2006 werd een heldere lichtflitswaargenomen die een krater veroorzaakte die wellicht 14m breed en 3m diep is. Sinds 1999 zijn al een tiental van dergelijke inslagen waargenomen, de meesten door meteoroiden van de leonidenzwerm.

Inwendige samenstelling en magnetisme

Men ging er lang van uit dat de Maan geen ijzerkern had, maar recente waarnemingen lijken erop te wijzen dat het inwendige van de maan toch een zeer kleine ijzeren kern heeft. Van alle aardachtige planetenis deze kern dan wel de kleinste. Het verschil wordt verklaard door de theorie over het ontstaan van de Maan die veronderstelt dat ze is samengesteld uit materiaal afkomstig van de mantel van de aarde.

De Maan heeft geen magnetisch veld meer, maar uit het onderzoek van maanrotsen, meegebracht door de Apollomissies, blijkt dat er zo'n 3,6 tot 3,8 miljard jaar geleden een relatief sterk magnetisch veld geweest moet zijn. Omdat planetaire magnetische velden ontstaan door het dynamo-effect in vloeibare, geleidende planeetkernen, zou dit erop wijzen dat de maan vroeger een gesmolten ijzerkern gehad moet hebben. Op basis van de dichtheid van de Maan en de manier waarop ze reageert op de magnetosfeer van de zon kan die kern echter niet veel groter zijn dan 400 km, maar dit is te klein om een sterk magnetisch veld op te wekken. Waar het paleomagnetisme in de maanstenen dan wel vandaan komt, is voorlopig nog een mysterie.

Water op de maan?

Hoewel het al lang geleden is dat de laatste astronaut de Maan verliet, zijn er sindsdien nog veel intrigerende mysteries gevonden en ontdekkingen gedaan. De maansondes Clementine en Lunar Prospector gaven ons nieuwe gegevens over het oppervlak en de samenstelling van de Maan. Clementine ontdekte dat er in de maankrater Clavius mogelijk waterijs te vinden is. Clavius is een erg diepe krater op de zuidpool van de maan, en is één van de weinige plaatsen in de nabije omgeving in het zonnestelsel waar nooit zonlicht komt. Lunar Prospector bevestigde deze ontdekking, en vond mogelijk ook ijs op de noordpool van de Maan. Wellicht gaat het om kleine ijskristallen die in de regolietlaag ingebed zitten.

Afbeelding: Locaties waar Clementine ijs vond op de zuidpool van de maan. [Foto: SDI-NASA]

De atmosfeer van de maan

Aanvankelijk werd aangenomen dat de Maan helemaal geen atmosfeer heeft. De Apollomissies ontdekten echter een heel erg dunne atmosfeer van natriumgas rond de Maan, die voortdurend vervliegt en weer wordt aangevuld door de verdamping van oppervlaktemateriaal onder invloed van meteoriet-inslagen. Het gaat zeker niet om een "oceaan van lucht" zoals bij de Aarde, maar eerder om het soort van atmosfeer dat een komeet heeft: voortdurend komen er nieuwe gasdeeltjes bij, maar de Maan heeft niet genoeg aantrekkingskracht om deze vast te houden en verliest ze weer. Zo ontstaat de staart van een komeet.

Men dacht dat de atmosfeer van de Maan veel te dun was om hetzelfde effect te vertonen. In 1999 ontdekten wetenschappers van de Boston University echter toevallig een staart bij de Maan. Deze staart reikt twee keer zo ver als de afstand Aarde-Maan, wat wil zeggen dat onze Aarde er soms middenin ligt. De ontdekking gebeurde enkele dagen na het grote maximum van deleoniden, toen de wetenschappers hun meetapparaten in de omgekeerde richting van de Maan richtten. Daar vonden ze toevallig een duidelijk spoor van een grote natriumwolk. Het duurde een tijdje voor ze tot de conclusie kwamen dat het natrium die ze detecteerden van de Maan afkomstig was.

De natriumstaart van de Maan is permanent: de leonidenstorm van 1999 heeft deze enkel tien maal zo sterk gemaakt, zodat hij makkelijker te ontdekken was. De Aarde trekt door deze staart bij nieuwe maan. Dat betekent dat de staart, net zoals bij een komeet, altijd weggekeerd is van de zon. Het is immers de zonnewind die de natriumdeeltjes wegblaast.

Verkenning van de maan

De maan werd al vaak bezocht door ruimtetuigen, zelfs door bemande. Hieronder een lijst van de belangrijkste:

Verwante links

• Origin of the Moon: Een on line boek over het ontstaan van de Maan.
• Moon map: Een overzicht met de belangrijkste details op het maanoppervlak