Uit harde klap ontstond een bergring

Astronomie

Hoe ontstond de ‘superkrater’ Mare Orientale op de maan? Het inslaggat in de maan blijkt nu een stuk kleiner dan de krater zelf.

Illustratie Ernest Wright, NASA/GSFC Scientific Visualization Studio

Ongeveer 3,8 miljard jaar geleden boorde een ongeveer 65 kilometer grote planetoïde zich in het oppervlak van de maan. Het resultaat: een kolossaal inslagbekken dat de naam Mare Orientale draagt. Gegevens van de Amerikaanse maanmissie GRAIL hebben de ontstaansgeschiedenis van deze ‘superkrater’ inzichtelijk gemaakt, zo bleek vrijdag uit twee publicaties in Science.

Het onderzoek leidt ook tot beter begrip van de inslagkrater Chicxulub in Mexico, waarvan wordt vermoed dat die het resultaat is van de inslag die 66 miljoen jaar geleden een einde maakte aan de tijd van dinosauriërs. Ook die krater heeft een karakteristieke piekring van bergen rond de centrale inslag. De meteoriet of komeet die de Chicxulub-krater veroorzaakte, was met zijn ruim 10 kilometer wel veel kleiner dan de veroorzaker van de Mare Orientale.

Vanaf de aarde gezien is Mare Orientale overigens nauwelijks te zien: het inslagbekken ligt precies op de grens tussen voor- en achterkant van de maan. De eerste duidelijke beelden kwamen pas in de jaren zestig met behulp van ruimtesondes. Die beelden lieten zien dat Mare Orientale geen gewone krater is: hij vertoont drie concentrische ringen van gesteente in plaats van één.

Over de wijze waarop zulke ringstructuren ontstaan, die ook elders in het zonnestelsel te vinden zijn, bestond de nodige wetenschappelijke onenigheid. Maar de GRAIL-gegevens lijken deze knoop nu te hebben doorgehakt. GRAIL bestond uit twee maansondes, die na een prijsvraag onder schoolkinderen Ebb en Flood werden genoemd: Eb en Vloed. In 2012 heeft het duo het zwaartekrachtveld van de maan in kaart gebracht. Dat heeft geresulteerd in een ‘röntgenfoto’ van het inwendige van de maan, die laat zien waar de maankorst opvallende opeenhopingen en ‘tekorten’ aan massa vertoont. Twee internationale teams van planeetwetenschappers hebben deze informatie nu gebruikt om hun computermodel van de vorming van Mare Orientale te verbeteren.

Een van de kwesties waar de GRAIL-gegevens inzicht in heeft gegeven is de omvang van het ‘gat’ dat in de maanbodem werd geslagen. Dat blijkt aanzienlijk kleiner te zijn geweest dan de huidige Mare Orientale: 390 kilometer tegen 930 kilometer. Dat betekent dat de rand van die ‘oerkrater’ ergens tussen de binnenste ringen van het huidige inslagbekken heeft gelegen. Sommige wetenschappers gingen er eigenlijk van uit dat een van die ringen het overblijfsel van de oorspronkelijke kraterwand was.

Nu bekend is hoe groot de oerkrater moet zijn geweest, kan ook worden berekend hoeveel gesteente er bij de inslag uit de maankorst is weggeblazen. Volgens de onderzoekers moet dat minstens 3,4 miljoen kubieke kilometer zijn geweest – ongeveer het volume van de Middellandse Zee.

Met behulp van het computermodel hebben de wetenschappers berekend wat zich onmiddellijk na de inslag allemaal heeft afgespeeld. Door de terugstoot van de maankorst ontstond er een berg in het centrum van de krater, die met een hoogte van vele tientallen kilometers uiterst instabiel was. Het opgehoopte materiaal gleed alle kanten op omlaag, waardoor zich op 175 kilometer van het centrum een ring van bergen vormde. Ook kleinere inslagbekkens, zoals ook de Chicxulub-krater voor de kust van Mexico, vertonen zo’n piekring.

Intussen stroomde dieper gelegen, warm gesteente juist naar het inslagpunt toe. Daarbij werd de bovenliggende koele korst meegesleept en uit elkaar getrokken. Op die manier zijn de kilometers hoge rotswanden van de twee buitenste ringen ontstaan, en werden sporen van de oorspronkelijke krater uitgewist – een proces dat nog geen uur heeft geduurd.

De computersimulaties wijzen er verder op dat het centrum van Mare Orientale drie uur na de inslag ongeveer zeven kilometer dieper lag dan nu. Door de natuurlijke ‘ontspanning’ van het gesteente is het hart van het inslagbekken geleidelijk weer een flink stuk omhooggekomen.