Model laat zien: maan wel degelijk ontstaan in een botsing

Goed nieuws voor maanonderzoekers: de populaire theorie over het ontstaan van de maan is – voorlopig – gered. Volgens deze theorie zou de maan zijn ontstaan nadat een proto-planeet tegen de proto-aarde was gebotst.

Deze theorie kwam in de afgelopen jaren echter onder vuur te liggen. De identieke samenstelling van aarde en maan was ermee in strijd. Drie Amerikaanse astronomen presenteren deze week in Science Express een uitweg.

Volgens de oorspronkelijke botsingstheorie, die in de jaren tachtig terrein won, was Theia, het object dat tegen de proto-aarde botste, ongeveer even groot als Mars. Na de botsing vormde zich een ring van puin rond de aarde, waaruit door samenklontering de maan ontstond. Dat alles zo’n 4,5 miljard jaar geleden.

Latere simulaties van dit proces lieten echter steeds zien dat de maan dan vooral uit materiaal van de verdwenen Theia zou moeten bestaan. Maar de maan heeft dezelfde chemische samenstelling als de aarde. Had Theia dan ook dezelfde samenstelling als de aarde? Dat is hoogst onwaarschijnlijk, omdat beide op verschillende afstanden van de zon zijn ontstaan.

Matija Cuk, Sarah Stewart en Robin Canup hebben deze inslagtheorie nu gered door uit te gaan van een veel grotere Theia, ongeveer even groot als de proto-aarde. Bovendien gingen zij uit van een aarde die in twee à drie uur om zijn as draaide. Onderzoek heeft uitgewezen dat de aswenteling van de proto-aarde veel sneller verliep dan nu.

In dat geval laten computersimulaties van de botsing zien dat beide objecten even terugkaatsen en vervolgens met elkaar versmelten. Hierbij worden twee slierten materie uitgeworpen die vrijwel uitsluitend uit de aardmantel komen en die uiteindelijk een schijf van materiaal vormen. Hierin kan dan een satelliet ontstaan. Daarom zou onze maan uit aardmantelmateriaal bestaan.

Cuk en Stewart tonen ook aan dat de grote hoeveelheid draaimoment van het toenmalige systeem aarde-maan – de combinatie van snellere aswenteling en baanbeweging – onder invloed van de aantrekkingskracht van de zon afnam tot de huidige situatie. In feite is het nu doorgerekende scenario vergelijkbaar met dat voor het ontstaan van Pluto en zijn zeer grote maan Charon (en zijn kleinere satellieten). Het gaat echter vooralsnog om simulaties. Of het ook werkelijk zo is gegaan, zal door verder onderzoek moeten worden uitgewezen.