Theorie over het ontstaan van de maan voorlopig gered

Hoewel we nog steeds niet precies weten hoe de maan is ontstaan, heeft het er alle schijn van dat onze buur is gevormd uit een schijf van materiaal rond de oer-aarde.

Zo'n schijf zou kunnen zijn ontstaan doordat een protoplaneet ter grootte van Mars schampend tegen de nog half vloeibare aarde botste. De kern van de belager zou zijn versmolten met de kern van de aarde, terwijl zijn mantel een deel van het materiaal voor de maan zou hebben geleverd. Zo'n soort botsing zou kunnen verklaren hoe het komt dat de aarde een relatief grote satelliet met een relatief geringe soortelijke dichtheid heeft.

Met behulp van fraaie computersimulaties hebben astronomen dit botsingsproces uitentreuren bestudeerd en steeds bleek hierbij inderdaad een schijf van gloeiend materiaal rond de aarde te ontstaan. Tot voor kort was echter nog weinig onderzoek verricht naar het ontstaan van een satelliet uit zo'n schijf.

Vorig jaar liet een groep onderzoekers, onder leiding van Robin Canup van de universiteit van Colorado, zien dat computersimulaties van het gedrag van de schijfmaterie steeds resulteerde in het ontstaan van vele kleine maantjes, in plaats van één grote maan. Was de theorie over het ontstaan van de maan fout?

In Nature van 25 september laten Canup en zijn collega's zien dat verfijndere computersimulaties wèl tot het ontstaan van één grote maan leiden. De onderzoekers volgden, uitgaande van verschillende beginsituaties, het gedrag van 1000 tot 2700 testdeeltjes die in een schijf rond de aarde draaiden. Het grootste deel van het gesimuleerde materiaal bleek na verloop van tijd weer terug op de aarde te vallen. Maar uit de resterende 15 tot 40 procent van het materiaal vormde zich in de meeste gevallen al binnen een jaar één maan. In dertig procent van de gevallen bleken er twee satellieten te ontstaan, maar de meest nabije zou waarschijnlijk later terugvallen naar de aarde.

Uit het onderzoek blijkt dat er voor de vorming van een maan dus een grotere hoeveelheid materie in banen om de aarde moet worden geslingerd. Dit betekent dat de protoplaneet die schampend tegen de aarde botste een grotere massa moet hebben gehad: ten minste twee maal de massa van Mars. Maar dat impliceert weer dat de hoeveelheid impulsmoment die het systeem aarde-maan kreeg enkele malen groter was dan de hoeveelheid die het nu heeft.

De grote vraag is nu hoe dit systeem in de loop van de tijd 'extra' impulsmoment heeft kwijt kunnen raken. Het ene probleem is nog niet opgelost, of het andere dient zich alweer aan. Zoals de kop boven een begeleidend commentaar in Nature terecht opmerkt: 'Het is niet gemakkelijk om de maan te maken'.