Maan

Manen van
de aarde:


De maan





Slechts één hemellichaam weet na zonsondergang ieders aandacht te trekken: onze trouwe kosmische begeleider, de maan. Al sinds mensenheugenis spreekt zij tot de verbeelding en wordt zij vereerd. Veel hedendaagse astronomen, echter, zijn een verblindende maanschijf liever kwijt dan rijk. In volle glorie staat de maan namelijk garant voor een flinke dosis licht, waardoor het zelfs mogelijk is een boek te lezen. Maar wat is nu eigenlijk de aard van onze fascinerende satelliet, die op 20 juli 1969 voor de eerste keer werd betreden door Neil Armstrong en zijn kompaan Edwin Aldrin?



Ontstaan
Er doen diverse theorieën de ronde over de wijze waarop de aarde in het bezit is gekomen van de maan. De zogeheten ‘inslagtheorie’ krijgt momenteel de meeste steun. Onderzoekers gaan ervan uit dat onze planeet ruim 4,6 miljard jaar geleden in botsing kwam met een object van ten minste zesduizend kilometer in doorsnede. Het stof en gruis dat daarbij vrijkwam, zou voor een groot deel in een baan om de aarde zijn gekomen. Samenklonteringen in deze materiegordel zouden uiteindelijk in één compacte satelliet hebben geresulteerd.

Vlak nadat de maan zijn huidige bolvorm had aangenomen, was er nog geenszins sprake van een massief geheel. Onder invloed van endogene radioactieve processen en de exogene getijdenkrachten van de aarde, hield het oppervlak enkele miljoenen jaren een magmatisch karakter. Een stollingsproces, als gevolg van geleidelijke afkoeling, vormde uiteindelijk de huidige maankorst. Tijdens de miljarden jaren die daarop volgden, werd het landschap getekend door tal van geologische processen en externe invloeden.

De ‘inslag-theorie’ wordt door wetenschappers pas enkele jaren als aannemelijk beschouwd. Een drietal andere hypothesen is daarmee - al dan niet tijdelijk - in de vergetelheid geraakt. Zo werd voor enige tijd gedacht dat de maan tegelijk met de aarde uit de zonnenevel zou zijn ontstaan. Andere standpunten werden ingenomen door onderzoekers die geloofden dat de maan ooit een zelfstandig object was dat pas in een later stadium door de aardse zwaartekracht werd ingevangen; óf door zij die beweerden dat de maan als het ware uit de aarde was ‘getrokken’ of ‘verdreven’ tijdens de protoplanetaire fase.

Schijngestalten
Op ruim 384.000 kilometer afstand cirkelt onze satelliet in een krappe maand één keer om de aarde. Hierdoor wordt zij door de zon voortdurend onder een andere hoek belicht. En dat zien we op aarde in de vorm van schijngestalten. Het begrip ‘volle maan’ spreekt natuurlijk voor zich: de maanschijf is voor waarnemers volledig verlicht en is gedurende de hele nacht zichtbaar. Tijdens ‘nieuwe maan’ wordt juist haar achterzijde verlicht, en bevindt het hemellichaam zich aan het firmament - onzichtbaar - in de buurt van de zon. De periodiek half verlichte maanschijven zijn onder te verdelen in ‘eerste kwartier’ (u kunt van de sikkel met behulp van een denkbeeldig lijntje de p van premier maken) en ‘laatste kwartier’ (dernier). Kort na nieuwe maan spreken we in de volksmond van een ‘wassende maan’, en kort na volle maan van een ‘afnemende maan’.



Het beeld van onze begeleider staat niet alleen zo duidelijk op ons netvlies gebrand vanwege haar voorspelbare schijngestalten, maar ook - en vooral - omdat zij steeds met dezelfde zijde naar de aarde is gericht. Dit komt doordat de rotatieperiode en de omloopperiode van de maan nagenoeg aan elkaar gelijklopen. De maan bezit wat astronomen een synchrone of gebonden rotatie noemen, die geleidelijk is ontstaan als gevolg van de ongelijke verdeling van massa in haar inwendige. Ondanks deze omloopgebonden rotatieperiode, kunnen we af een toe een glimp opvangen van de ‘achterzijde’ van onze begeleider. Die schommelingen (libraties) worden veroorzaakt door de zonnegravitatie en relatieve veranderingen daarin door de licht excentrische vorm van de aardbaan.

Dikwijls wordt de lengte van één maand in verband gebracht met duur van één maancyclus. Dit is ontrecht, aangezien een gemiddelde ‘dag’ op onze begeleider 29,53 aardse dagen in beslag neemt. Zo kan het dus af en toe gebeuren dat de volle maan twee keer per maand zichtbaar is. Dit sporadische verschijnsel wordt ook wel blauwe maan genoemd, en doet zich gemiddeld één keer in de 2,7 jaar voor.

Landschappen
Op de maan zijn ruwweg twee soorten landschappen te onderscheiden. Betrekkelijk donkere mares bestrijken ongeveer 16 procent van het oppervlak. De over het algemeen lichtere en hoger gelegen kraterrijke hooglanden, nemen de overige 84 procent voor hun rekening. Vermoedelijk zijn vrijwel alle bekende kraters gevormd tijdens inslagen van stukken ruimtepuin. Tot dusver bestaan er geen aanwijzingen voor de aanwezigheid van vulkanische structuren.



De vooral op de aardgerichte zijde geconcentreerde mares (zeeën), bestaan uit gestold basaltisch materiaal dat waarschijnlijk na krachtige inslagen uit het inwendige is opgeweld. Wellicht doordat de dikte van de maankorst aan deze voorzijde niet meer dan de helft bedraagt van de maankorst aan de achterzijde, kon het magma het oppervlak hier wellicht relatief gemakkelijk bereiken. De lage kraterdichtheid in de mares duidt erop dat zij, in vergelijking met de hoger gelegen gebieden, vrij ‘jong’ zijn (tussen de 4 en de 2,5 miljard jaar oud). Onderzoek van astronauten tijdens de Apollo-missies in de jaren zestig en zeventig lijkt dit te bevestigen.

De heldere hooglanden (terrae) op de maan zijn relatief oud en zijn bezaaid met ontelbare kraters die voor het merendeel zijn ontstaan gedurende het ‘oerbombardement’: zo'n 4 tot 4,5 miljard jaar geleden. De leeftijd van de terraevlaktes zelf wordt gemiddeld geschat op 3,9 miljard jaar. Dankzij de uitwerking van de zonnewind op de helderheid van het oppervlaktemateriaal, kunnen wetenschappers de leeftijden van verschillende gebieden redelijk nauwkeurig bepalen. Over het algemeen geldt voor het hoogland ‘hoe ouder hoe donkerder’. De terrae zijn verder rijk aan gekristalliseerde gesteenten, en aan calcium- en aluminiumhoudende mineralen.



Doordat de maan niet in het bezit is van een beschermende atmosfeer, wordt het oppervlak dag in dag uit blootgesteld aan een bombardement van miljarden micrometeorieten. Deze deeltjes hebben het oppervlak van onze begeleider effectief doorzeefd en een dikke laag maanstof achtergelaten. De dikte van deze sluier van zogeheten regolith varieert sterk: van een kleine 2 meter in de mares tot maximaal 20 meter elders.

Inwendige
De dichtheid van onze satelliet is aanzienlijk kleiner dan die van de aarde. Het hemellichaam bezit dan ook weinig (zware) metalen en is verder grotendeels opgebouwd uit gesteenten. Tijdens de ontstaansfase van de maan zonken de zwaarste elementen naar haar diepere inwendige, waar zich een kern vormde van ongeveer 700 kilometer in doorsnede. De materie die zich daar verzamelde, omvat echter niet meer dan 2 procent van de totale maanmassa.

De scheiding tussen de kern en de maankorst wordt gevormd door een omvangrijke mantel waarin steenachtige elementen zowel in vloeibare als vaste toestand voorkomen. Het geheel heeft plastische eigenschappen, die worden versterkt door de gravitationele interacties tussen de aarde en de maan.

Op de ruim 1250 kilometer dikke mantel ‘drijft’de maankorst. Zoals beschreven, verschilt de dikte hiervan per maanzijde, maar gemiddeld gaat het om een dikte van zo’n 70 kilometer. Hoewel deze schil niet of nauwelijks onderhevig lijkt aan tektonische processen, hebben seismische instrumenten die door Apollo-astronauten werden achtergelaten enkele ‘maanbevingen’ geregistreerd. Vermoedelijk spelen getijdenkrachten een belangrijke rol bij het veroorzaken van dergelijke trillingen. Maar onderzoekers houden ook rekening met de mogelijkheid van naweeën van krachtige meteorietinslagen.

Water op de maan?
Met de helse dagtemperaturen op de maan, lijkt het bijna uitgesloten dat enige vorm van water op de maan zou kunnen bestaan. Toch vermoeden sommige astronomen dat in permanent beschaduwde gebieden nabij de polen grote hoeveelheden ijs liggen opgeslagen. Een ruimtesonde die in 1997 werd gelanceerd, toonde nog geen jaar later aan dat dergelijke gebieden in ieder geval in kraters bestaan. Alleen al op de zuidpool gaat het om een gebied van tenminste 10.000 vierkante kilometer. Bij de doelgerichte inslag van de NASA-ruimtesonde LCROSS in 2009 in een krater in dit gebied, registreerden astronomen vanaf aarde een pluim van waterdamp.



Gezien de extreme omstandigheden ten tijde van het ontstaan van de maan, kan vrijwel worden uitgesloten dat onze begeleider altijd al water met zich heeft meegedragen. Daarom is het aannemelijk dat een exogene factor water ‘naar de satelliet heeft gebracht’. Kometen worden gezien als de meest voor de hand liggende bron. Want hoewel na komeetinslagen het meeste water direct weer in het heelal verdwijnt, kunnen enkele ‘losse’ moleculen in koude gebieden neerslaan. In een tijdsbestek van vele miljoenen jaren zou zich zo cumulatief een aanzienlijke watervoorraad op de maan hebben gevormd.

Auteur(s):     A.S.





Maan in cijfers
Diameter 3.476 km
Omtrek 10.916 km
Massa 7,35 × 10^22 kg
Gemiddelde dichtheid 3,346 g/cm^3
Valversnelling 1,62 m/s^2
Gemiddelde afstand tot het centrum van de aarde 384.450 km
Omlooptijd om de aarde 27,3217 dagen (siderische maand)
Tijd tussen twee volle manen 29,5306 dagen (synodische maand)
Atmosfeer Geen
Temperatuur (min.) 100 K (-173 °C )
Temperatuur (max.) 400 K (127 °C )
Databron: NASA