211service.com
Maan gevormd bij interplanetair vluchtmisdrijf, zeggen astronomen
De oorsprong van de maan is een van de belangrijkste problemen voor planetaire geologen en de afgelopen jaren hebben ze enorme vooruitgang geboekt bij het begrijpen hoe het is gebeurd. Dat komt grotendeels door een veel beter begrip van de samenstelling van de maan en de interne structuur.
Het blijkt dat onze interplanetaire metgezel een vergelijkbare samenstelling heeft als de aarde, inclusief een ijzeren kern. De consensus is dat dit de mogelijkheid uitsluit dat de maan ergens anders is gevormd en later werd gevangen door de zwaartekracht van de aarde. In plaats daarvan moet het zijn gevormd uit het puin dat is ontstaan door een gigantische botsing tussen de aarde en een lichaam ter grootte van Mars.
Astronomen denken dat deze botsing moet hebben plaatsgevonden met een lage relatieve snelheid en een ondiepe hoek om ervoor te zorgen dat het puin in een baan rond de aarde kwam en daar bleef, en uiteindelijk de maan vormde.
Een dergelijke langzame botsing zou ook het impulsmoment van het systeem hebben behouden. Dit legt een extra beperking op de lichamen vóór de botsing, omdat ze geen impulsmoment hebben gehad dat veel hoger is dan het huidige aarde-maansysteem.
Computationele astronomen hebben dit soort langzame, grazende impact in detail gesimuleerd en aangetoond dat er inderdaad een aarde-maansysteem had kunnen ontstaan, gezien de beperkingen van de theorie met betrekking tot massa en hoekmoment.
Maar er is een probleem met dit model. De silicaatoppervlakken van zowel de maan als de aarde hebben een vergelijkbare isotopische signatuur die aangeeft dat ze uit hetzelfde materiaal moeten zijn gevormd.
Maar bij een langzame, grazende inslag komt het meeste puin dat in een baan om de aarde terechtkomt en in de maan terechtkomt, van het botslichaam ter grootte van Mars, dat waarschijnlijk niet de vereiste isotopensignatuur had. Dat is een groot probleem.
Vandaag zeggen Andreas Reufer van de Universiteit van Bern in Zwitserland en een paar vrienden dat ze een alternatieve hypothese hebben bedacht die dit probleem oplost. Ze zeggen dat de aarde moet zijn begraasd door een groter object dat met een veel hogere snelheid reist.
Deze extra snelheid zorgde ervoor dat veel van het inslagpuin ontsnapte, vandaar de bijnaam hit-and-run. Het puin dat in een baan om de aarde terechtkwam, zou echter een mengsel zijn van aarde en botslichaam met een isotopengehalte dat overeenkomt met de waargenomen handtekeningen hier en op de maan.
Natuurlijk zou het puin dat ontsnapte, zowel het impulsmoment als de massa hebben meegesleurd. Dit maakt een dergelijk scenario uitdagend om te modelleren omdat het moeilijk is om een geschikte set van startvoorwaarden te vinden - massa, hoekmoment, impacthoek enz. - die een realistisch aarde-maan-systeem produceren. In feite hebben astronomen dit scenario in het verleden juist om deze reden buiten beschouwing gelaten.
Maar met verbeterde simulatietechnieken hebben Reufer en co het scenario opnieuw bekeken. Ze hebben een model gebruikt dat bestaat uit ongeveer 500.000 deeltjes waarin de maan uiteindelijk uit zo'n 10.000 deeltjes bestaat. Dat is min of meer state of the art.
Ze zeggen dat het aarde-maan-achtige systemen kan produceren voor een redelijke reeks startomstandigheden, terwijl het tegelijkertijd de waargenomen isotopensignaturen reproduceert.
Dat is interessant werk, niet in de laatste plaats omdat het belangrijke implicaties heeft voor de omstandigheden op aarde op het moment van de inslag, zo'n 4,5 miljard jaar geleden. In het bijzonder zeggen Reufer en zijn vrienden dat de meer energetische impact de aardmantel zou hebben verwarmd tot temperaturen van ongeveer 10.000 Kelvin en het puin dat de maan vormde ook tot hogere temperaturen zou hebben verwarmd.
Dit heeft duidelijk implicaties voor de vroege geschiedenis van zowel de aarde als de maan en kan helpen leiden tot aanvullend bewijs dat deze hypothese zou kunnen ondersteunen.
Maar het laat ook een interessante onbeantwoorde vraag achter: wat is er gebeurd met het inslagpuin dat uit de baan van de aarde ontsnapte? Deze jongens zouden de eigenschappen van dit spul moeten kunnen berekenen, misschien zelfs de isotopensignatuur. Dat zou astronomen in staat stellen erop te jagen, misschien door meteoorvallen uit het relatief recente verleden te onderzoeken.
Het vinden van bewijs van de dader zou een belangrijke aanwijzing zijn, wat betekent dat er wat fascinerend speurwerk voor de boeg is!
Referentie: arxiv.org/abs/1207.5224 : Een hit-and-run gigantische impactscenario