Op de maan vloeit geen lava - het maanmagma is te zwaar

Maanvulkanen zijn niet meer actief. Maar waarom niet? Onderzoekers smolten een stel nagemaakte maanstenen, en vonden het antwoord.

Margriet van der Heijden

Ongeveer 380 kilo. Zoveel maansteen namen astronauten vijftig jaar geleden tijdens de Apollomissies mee naar de aarde. Een groep onderzoekers, onder leiding van Wim van Westrenen van de Vrije Universiteit Amsterdam, heeft die maanstenen nu nagemaakt. En ze direct daarna weer laten smelten. Zo wilden ze antwoord gegeven op een prangende vraag die vorig jaar in het vakblad Science werd opgeworpen. Waarom is er geen vulkanisme meer op de maan?

En ja, waarom niet? Want uit die publicatie vorig jaar bleek dat de maan, net als de aarde, een ijzerkern heeft die aan de buitenkant deels vloeibaar is. Bovendien bleek dat de onderkant van de stenige mantel rond die kern óók nog steeds gesmolten is. Maar die smelt – magma, kun je zeggen – komt dus niet omhoog.

De crux, schrijven Van Westrenen en collega’s vandaag in Nature Geoscience, is dat die smelt rijk is aan het zware titanium. Daardoor is de smelt simpelweg te zwaar om als magma omhoog te borrelen. Het team baseert zich daarbij op metingen aan de nagemaakte maanstenen. Van Westrenen: „Dat namaken gaat eigenlijk nagenoeg volgens recept. Je bekijkt de samenstelling van de originele maanstenen en voegt dezelfde chemische elementen opnieuw samen.”

Maar niet alleen de chemie bepaalt welke mineralen zo ontstaan. Ook druk en temperatuur doen ertoe. Die bootsten de onderzoekers na in een speciale drukpers. Met een intense bundel röntgenstralen van de Europese Synchrotron Radiation Facility in het Franse Grenoble – sterk genoeg om door de behuizing rond de drukpers te dringen – lichtte het team daarna de nagebootste stenen en de smelt daarvan door. Door te meten hoeveel röntgenstralen onderweg geabsorbeerd werden, stelden zij de dichtheid van steen en smelt vast.

Het resultaat klopt met de laatste inzichten in de maan. Westrenen: „Die stellen dat de maan ooit, misschien op een korstje na, vloeibaar was. Terwijl steeds meer gesteente stolde, bleef titanium – dat dus pas bij lage temperatuur stolt – vloeibaar. Het kwam zo vrij dicht onder het maanoppervlak terecht, op 70 kilometer, en stolde pas daar in zwaar gesteente. In de loop van vele miljoenen jaren zakten die zware rotsen – uiterst langzaam – naar 1.250 kilometer diepte waar het warm is en de druk hoog.” (Preciezer: 1.500 graden en 45.000 bar.)

Onder die omstandigheden werd het titanium weer vloeibaar en kwam het in de smelt onderaan de maanmantel terecht. Zijn vulkanen op de maan zo voorgoed uitgesloten? „Nee”, zegt Van Westrenen. „Het is speculatie, maar als je het verhaal doortrekt dan gaat dat titanium weer stollen als de maan verder afkoelt. En als dan genoeg lichte smelt overblijft, zou dat wél omhoog kunnen borrelen. We claimen het niet, maar dan zouden er weer vulkanen op de maan kunnen komen. En ja, dat zou een fantastisch gezicht zijn.”

    • Margriet van der Heijden