Het water op maan komt van meteorieten, niet van kometen

De maan zoals gefotografeerd door Apollo 12, november 1969 NASA

Verreweg het meeste water in het gesteente van de maan is afkomstig van planetoïden die tijdens de eerste 200 miljoen jaar na zijn ontstaan op de maan zijn ingeslagen. En dus vrijwel niet van kometen.
Tot die conclusie komen wetenschappers van instituten in Engeland, Frankrijk en de VS na onderzoek dat dinsdag in het online-tijdschrift Nature Communications is gepubliceerd.

Maankorst

Het gaat hier om water dat in maangesteente opgesloten is. Dat in gesteente van de maankorst water zat,werd ontdekt door onderzoek van de maanstenen die door de Apollo-missies (1969-1972) mee terug naar aarde waren genomen. Daarnaast is al vanaf de jaren negentig gespeculeerd over ‘vrij’ waterijs dat in een extreem koude, diepe krater op de zuidpool van de maan zou kunnen liggen. Dat ijs werd in 2010 aangetoond, toen de analyses bekend werden van het puin dat uit die krater omhoog was geslagen nadat een raket er doelbewust in te pletter was geslagen. Dat water is waarschijnlijk wel afkomstig van kometen.

Botsing

Volgens de meest gangbare theorie is onze maan gevormd uit puin dat vrijkwam toen de aarde kort na haar ontstaan (4,5 miljard jaar geleden) in botsing kwam met een kleinere planeet. Het gesteente dat daarbij de ruimte in werd geblazen, moet heel heet zijn geweest. Dat betekent dat de maan bij zijn ontstaan maar heel weinig water en stikstof kan hebben bevat – veel minder dan de ruwweg 0,1 promille water en 0,001 promille stikstof van nu.

Om te kunnen achterhalen waar de rest van het water vandaan is gekomen, hebben de onderzoekers gebruik gemaakt van bestaande gegevens van de isotopensamenstelling van maangesteenten en meteorieten. Isotopen zijn atomen van één en hetzelfde chemische element, waarbij het aantal neutronen in de kern verschilt.

NASA

Apollo !4-astronaut Edgar Mitchell bezig met geologisch onderzoek op de maan, februari 1971. NASA

Isotoopverhouding

Zowel de waterstofatomen in water als stikstofatomen kennen naast de normale variant ook een (veel schaarsere) zwaardere versie. En gebleken is dat hemellichamen uit verschillende delen van ons zonnestelsel uitlopende isotopenverhoudingen vertonen. Zo kan de verhouding tussen normale en zware waterstof (deuterium) verraden of water afkomstig is van (de deuteriumrijke) kometen uit de buitendelen van ons zonnestelsel of van objecten dichter bij de zon.

Kometenaandeel

De onderzoekers hebben met behulp van computermodellen berekend welke combinatie van ‘bronmaterialen’ verantwoordelijk is geweest voor de huidige hoeveelheden water en stikstof in het gesteente van de maan, en hun isotopenverhoudingen. Daaruit volgt dat planetoïden de belangrijkste leverancier zijn geweest: het aandeel van kometen zou hooguit 20 procent bedragen. En als de planetoïden die water op de maan hebben afgeleverd naast het in hun gesteente opgesloten water ook ijs hebben bevat – en daar zijn aanwijzingen voor – is het kometenaandeel nog geringer.

Daarmee is onderzoeksresulaat in goede overeenstemming met eerdere resultaten: ook het geringe deuteriumgehalte van het oceaanwater op aarde wijst erop dat kometen niet veel water naar onze planeet hebben gebracht.