‘Al water op aarde vóór de geboorte van de maan’

28 november 2016

Met hun onderzoek in Nature Geoscience lijken onderzoekers van de Vrije Universiteit Amsterdam in een klap twee grote vraagstukken uit de astronomie te kunnen oplossen: waarom de buitenste laag van de maan zo dun is én op welk precies tijdstip er al water op onze aarde aanwezig was.

De aarde en de maan lijken in de samenstelling van hun gesteenten heel erg op elkaar. Wetenschappers weten daarom dat de twee zo’n 4,5 miljard jaar geleden een gezamenlijke voorgeschiedenis hadden. Vermoedelijk ontstond de maan uit de brokstukken van een botsing tussen de aarde en een andere planeet, Theia genaamd. Wanneer de maan zich van de aarde losscheurde was het één grote hete gesmolten bal met magma. Er waren nog miljoenen jaren nodig voordat de (letterlijke) magma-oceanen van de maan volledig afgekoeld en gestold waren tot het voor ons vertrouwde witte maangesteente. En belangrijk: dat maangesteente bestaat uit een mineraal met de naam 'plagioklaas'.

Toen twee GRAIL-satellieten van de NASA in 2012 het zwaartekrachtsveld van de maan in kaart brachten, merkten wetenschappers iets vreemds aan die buitenste steenlaag (of korst) van de maan. Deze bleek aanzienlijk dunner te zijn dan eerst gedacht. Daarom bootsten Wim van Westrenen en zijn collega’s in het lab de chemische samenstellingen en geschiedenis van het maangesteente na. Dat deden ze door eigen kunstmatig mineraalrijk maangesteente te maken, het extreem te verhitten, en het te laten stollen. Ook zij verkregen daarmee uiteindelijk plagioklaas-rijk gesteente.

Het Amsterdamse onderzoeksteam was daarbij echter zo slim om eens na te gaan wat het effect van het toevoegen van water op de vorming van die plagioklaas zou zijn. Daarbij merkten ze dat, hoe meer water het magma bevatte, hoe minder plagioklaas er uiteindelijk gevormd werd en hoe kleiner het uiteindelijke gesteente.

Ook de maan kende vroeger veel water

Rekening houdend met de metingen van de GRAIL-satellieten zou dit dus een grote aanwijzing kunnen zijn voor het idee dat zowel de aarde als de maan al water bevatten tijdens het ontstaan van de maan. Het water in de maan-magma zorgde voor een verdunning van de maankorst toen de maan afkoelde. Er zijn ook hypotheses die stellen dat het water op aarde afkomstig is van een kometenbombardement. Maar die gebeurtenis zou een half miljard jaar na de vorming van de maan hebben plaatsgevonden. En het onderzoek van de VU Amsterdam heeft nu dus een veelbelovende aanwijzing dat op dat moment al grote hoeveelheden water op aarde aanwezig waren.

Hoewel het onderzoek overtuigend lijkt, gaat het toch ook een beetje tegen ons gevoel in. Onze eigen aardoppvervlakte mag dan uit zeventig procent water bestaan, onze maan lijkt zo droog als een woestijn te zijn. Maar doordat de maan geen atmosfeer heeft en tot een miljard jaar geleden vulkanisme ervaarde is al heel veel water ontsnapt. 'Onze naaste buur heeft nooit echte wateroceanen of rivieren gekend,' zegt Van Westrenen. ‘En hoewel het veel minder is dan we nodig hebben om de dunne maankorst te verklaren, weten we sinds 2009 dat maanstenen minimale hoeveelheden water bevatten.'

Desondanks is ook voor Van Westrenen de kous nog niet helemaal af: ‘Ons kunstmatig maangesteente is natuurlijk een benadering van de realiteit. We hebben ons uiterste best gedaan, maar in theorie zouden we een andere uitkomst kunnen krijgen als blijkt dat de verschillende hoeveelheden materiaal in echt maangesteente, zoals aluminium, anders zouden zijn. Onze resultaten zijn dus veelbelovend, maar het is afwachten of onze volgende onderzoeken dit bevestigen.’