Twee miljard jaar geleden waren er nog vulkanen op de maan

Astronomie Dankzij stenen die een Chinese missie naar de aarde heeft gebracht, blijkt maanvulkanisme een relatief jong verschijnsel.

Beelden van de Chinese missie die maanstenen naar de aarde zond.
Beelden van de Chinese missie die maanstenen naar de aarde zond. Foto EPA

Twee miljard jaar geleden waren op de maan nog vulkanen actief. Dat is véél korter geleden dan eerdere metingen suggereerden. Een groep internationale onderzoekers kwam tot die conclusie dankzij twee nieuwe maanstenen die de Chinese onbemande maanmissie Chang’e 5 eind vorig jaar naar de aarde bracht. De onderzoekers publiceerden de resultaten deze week in Science.

De maan staat op zo’n 385.000 kilometer van de aarde. Hij is veel kleiner (diameter van 3.474 km) dan de aarde, maar is de vijfde grootste van de ruim tweehonderd manen in het zonnestelsel.

De maan heeft actieve vulkanen gehad. Het oppervlak ligt bezaaid met afgekoeld lava en sommige stenen, die eerdere maanmissies naar de aarde brachten, bevatten basalt. Dat soort gesteente ontstaat bij vulkanisme. De uitbarstingen zagen er vermoedelijk vergelijkbaar uit als zogenoemde hotspotvulkanen, zoals die op Hawaï. Daarbij smelt een stuk aardkorst van onderaf door een lokale constante stroom van opwellend heet, deels gesmolten gesteente. Door toenemende druk onder een verdunde kortst barst magma uiteindelijk door de korst heen.

Hoewel satellietbeelden van de maan doen vermoeden dat er mogelijk op enkele plekken recentere vulkaanuitbarstingen zijn geweest, zijn er alléén bewijzen gevonden van actieve vulkanen die minimaal drie miljard jaar oud zijn. Tussen de 380 kilo stenen die Apollomissies tot 1972 naar de aarde brachten, en later tussen stenen van andere missies en maanmeteorieten, zat niet één vulkanische steen jonger dan drie miljard jaar.

Zorgvuldig gekozen locatie

Maar tussen nieuwe maansamples zaten nu dus wel twee stenen uit jongere vulkanen. De stenen werden opgeschept door de Chinese robotlander Chang’e 5. Die landde eind vorig jaar in de Oceanus Procellarum, een grote lavavlakte op de maan. Een zorgvuldig gekozen locatie. Het oppervlak lijkt daar jonger dan de rest van de maan. Na het scheppen en boren bracht Chang’e 5 een capsule gevuld met stenen omhoog naar een moederschip dat om de maan cirkelt. Het moederschip stuurde de stenen via een baan om de maan naar de aarde voor onderzoek in het lab. Uit een analyse naar verschillende varianten van lood in individuele basaltkruimels, bleek dat het vulkanische gesteente twee miljard jaar oud is.

„Spannende vondst”, zegt Wim van Westrenen, maanonderzoeker aan de Vrije Universiteit Amsterdam en niet bij de studie betrokken. „Twee miljard jaar geleden was de mantel volgens modellen te veel afgekoeld voor vulkanisme. Wel zou het kunnen dat warmteproducerende elementen in de mantel het magma lokaal opnieuw opwarmden.” Die elementen geven warmte door radioactief verval. „Veel van die elementen bij elkaar gedragen zich als een soort grote lokale kachel waardoor alsnog een hotspot kon ontstaan twee miljard geleden. Alleen, gek genoeg zijn die hitteproducerende elementen helemaal niet gevonden in de nieuwe samples.”

Betekent dit nu dat een nog onbekend proces straks een nieuwe vulkaanuitbarsting veroorzaakt op de maan? „Dat is echt heel onwaarschijnlijk. De maan koelt veel sneller af dan de aarde. De maan is veel kleiner en heeft nauwelijks een atmosfeer. En er is geen water, wat het smelten van steen vergemakkelijkt. Ik verwacht dat de vulkaanuitbarstingen van twee miljard jaar geleden wel écht de laatste geweest zijn.”

Volgens Bart Root, planeetonderzoeker aan de TU Delft en evenmin bij de studie betrokken, is het interessantste aan de vondst dat die planeetonderzoekers helpt de leeftijd van de geologie van andere hemellichamen te berekenen. „Om dat te doen, gebruiken we een model gebaseerd op de maan. Er zijn steensamples voor nodig in het lab op aarde en tot nu toe hebben we die alleen van de maan. Dat model passen we toe op andere hemellichamen, zoals Mars, Mercurius en Ganymedes.”