Stuiterende planetoïde trok sporen op de maan

Astronomie

De randen en groeven van de grote maankrater Mare Imbrium ontstonden door een planetoïde die stuiterend insloeg en deels terugkaatste.

Mare Imbrium is de donker gemaakte vlek op deze maanatlas. Het is de op een na grootste inslagkrater op de maan. Foto Wikipedia Commons

Mare Imbrium, een gigantische lavazee en een van de makkelijkst zichtbare vlekken op de volle maan, heeft zijn uiteindelijke vorm toch gekregen door de inslag van een uit de ruimte vallend object. Waarschijnlijk was de invallende planetoïde honderden kilometers in doorsnee – veel groter dan vroeger werd gedacht. Een deel van de brokstukken is terug de ruimte ingestuiterd.

Dat concluderen twee Amerikaanse planeetwetenschappers in een artikel dat donderdag verscheen in het wetenschappelijke tijdschrift Nature. Het is een nieuwe analyse van het ontstaan van een groot stelsel van groeven en langwerpige kraters in die Mare Imbrium. Dat stelsel van 1200 kilometer groot is bekend als de Imbrium Sculptuur.

Kolossaal inslagbekken

Mare Imbrium is heel lang gezien als een kolossaal inslagbekken, ontstaan door de botsing met een planetoïde. Deze forse planetoïde zou ruwweg 4 miljard jaar geleden schuin op het maanoppervlak zijn ingeslagen. En ‘korte tijd’ later zou de inslagkrater zijn volgelopen lava. Over deze vlakte hebben al drie voertuigen van aardse makelij rondgereden: de onbemande maanwagentjes Loena 17 (Sovjetunie) en Yutu (China), en de ‘maanbuggy’ met als bestuurders de Apollo-15-astronauten David Scott en James Irwin.

NASA

Apollo 15-lander Falcon, aan de rand van Mare Imbrium, gefotografeerd door James Irwin op 2 augustus 1972. Bij de lander is commandant David Scott te zien. NASA

Twijfel

Maar begin jaren zestig begonnen onderzoekers te twijfelen aan die inslagtheorie toen ze gingen meten en rekenen aan de groeven en kraters van de Imbrium Sculptuur.

De groeven die vanuit het grote bekken over de voorkant van de maan uitwaaieren, worden al sinds het einde van de 19de eeuw toegeschreven aan puin dat bij de eigenlijke inslag werd opgeworpen. Het feit dat de meeste aan de zuidoostkant van het inslagbekken liggen, wijst erop dat de ‘dader’ uit het noordwesten kwam en onder een scherpe hoek is ingeslagen.

Op het eerste gezicht zijn de groeven straalsgewijs georiënteerd ten opzichte van het centrum van de inslag, maar uit nadere bestudering blijkt dat er heel wat uitzonderingen zijn. Vele ervan liggen op lijnen die bijeenkomen in een punt dat noordwestelijker ligt. Die uitzonderingen waren voor sommige wetenschappers aanleiding om de inslagtheorie te verlaten en de oorzaak van de Imbrium Sculptuur bij tektonische processen te gaan zoeken.

Om te onderzoeken of ook een inslag dit vreemde lijnenspel kan veroorzaken, hebben Peter Schultz (Brown University) en David Crawford (Sandia National Laboratories) een groot aantal ‘botsproeven’ gedaan. Daarbij werden plaatjes aluminium onder allerlei hoeken en met verschillende snelheden bestookt met 6 millimeter grote aluminium bolletjes. Daarnaast zijn computersimulaties gedaan.

Hun onderzoek laat zien dat een erg schuine inslag in feite een tweetrapsproces is. Het binnenkomende projectiel begint al bij de eerste aanraking met het oppervlak uiteen te vallen. De hoofdmassa boort zich echter pas een eindje verderop in de bodem – in het centrum van de uiteindelijke krater. De afgebroken fragmenten schieten door en komen, geholpen door de kromming van het maanoppervlak, een heel eind verderop terecht.

NASA

Mare Imbrium, boven en links, gefotografeerd vanuit Apollo 15 in een baan om de maan. NASA

Cruciaal daarbij is dat de ‘radiant’ van de brokstukken – het punt waar ze vandaan kwamen – niet in het kratercentrum ligt, maar bij het punt van eerste aanraking. De onderzoeksresultaten geven aan dat de planetoïde die in het centrum van Mare Imbrium insloeg ongeveer 250 kilometer groot moet zijn geweest – tweemaal zo groot als eerdere schattingen aangaven.

Volgens de beide wetenschappers kunnen bij schampende inslagen als deze – dus niet alleen die van Mare Imbrium – flinke brokstukken zijn doorgeschoten, de ruimte in. Daarbij zou een populatie zijn ontstaan van kilometers grote objecten die later op de Aarde, Mars en Venus zijn ingeslagen.