De maan had 3,5 miljard jaar terug een dampkring

Astronomie

De jonge maan had ooit een gasatmosfeer. Dit blijkt uit analyse van maanstenen afkomstig uit de Apollo-missies.

De maan in zijn ontgassingsfase. Illustratie NASA MSFC

Nieuw onderzoek laat zien dat onze maan in zijn jeugd een dampkring heeft gehad. Dat was in de periode, ruwweg 3,5 miljard jaar geleden, dat hij nog grotendeels vloeibaar was en vulkanisch actief.

Het bekende ‘gezicht’ in de maan bestaat uit donkere vlakten van basalt. Dat zijn laaggelegen gebieden – veelal inslagbekkens – die zich tijdens de vulkanisch actieve periode van de maan met lava hebben gevuld.

Debra Needham en David King van het Lunar and Planetary Institute hebben berekend hoeveel vluchtige bestanddelen deze lava heeft bevat. Daarbij hebben zij gebruik gemaakt van de resultaten van onderzoeken van maangesteenten die de Apollo-astronauten begin jaren 70 naar de aarde hebben gebracht. In deze gesteenten, van uiteenlopende ouderdom, zijn onder meer koolstofmonoxide, zwavel en waterdamp aangetroffen.

De berekeningen, waarvan de resultaten binnenkort worden gepubliceerd in Earth and Planetary Science Letters (15 november), laten zien dat de ‘ontgassing’ van de maan ongeveer 3,5 miljard jaar geleden op zijn hoogtepunt was. In die periode ontsnapte er meer gas uit de lava die over het maanoppervlak uitstroomde, dan dat er gas de ruimte in ontsnapte. Dat laatste is onvermijdelijk: de maan heeft simpelweg niet voldoende massa om een atmosfeer van betekenis aan zich te binden.

Lees ook dit interview met astrofysicus Vincent Icke: Ja leuk, een reisje van 20 miljard jaar

In de oeratmosfeer van de maan kon de luchtdruk oplopen tot ongeveer 1 kilopascal – honderd keer lager dan de huidige luchtdruk op het aardoppervlak, maar altijd nog meer dan de luchtdruk op Mars (0,6 kPa). Deze dampkring zou ongeveer 70 miljoen jaar hebben standgehouden.

Alles bij elkaar moeten de vulkanische gassen een forse hoeveelheid waterdamp hebben bevat: minstens 1014 kilogram. Dat komt overeen met 100 kubieke kilometer vloeibaar water – ruimschoots het Meer van Genève (of 17 keer het IJsselmeer).

Het overgrote deel van dit water is de ruimte in verdwenen. Volgens Needham en King is het echter niet ondenkbaar dat kleine hoeveelheden als ijs zijn neergeslagen op de bodems van kraters aan de polen van de maan. Sommige van deze kraters zijn zo diep, dat de bodem nooit door de zon wordt beschenen. De temperatuur blijft er steken op -240 °C.

Er zijn inderdaad aanwijzingen gevonden dat zich daar bevroren water bevindt, al laten de meetresultaten van de verschillende maansondes een nogal wisselend beeld zien. Hoe dan ook: áls daar inderdaad water te vinden is, dan is de kans groot dat een flink deel daarvan afkomstig is van de oeratmosfeer van de maan.

Overigens: ook nu nog heeft de maan een zeer ijle atmosfeer. Deze bestaat voor een deel uit gassen die vrijkomen bij radioactieve vervalreacties in het inwendige van de maan. Verder komen er gassen vrij bij de inwerking van micrometeorieten, energierijke zonnedeeltjes en zonnestraling op het maanoppervlak. Ook deze gassen verdwijnen uiteindelijk de ruimte in, maar hun geringe voorraad wordt voortdurend aangevuld.