Sterrenwacht Phoenix Lochem Sterrenwacht Phoenix Lochem Sterrenwacht Phoenix Lochem Sterrenwacht Phoenix Lochem Sterrenwacht Phoenix Lochem Sterrenwacht Phoenix Lochem Sterrenwacht Phoenix Lochem Sterrenwacht Phoenix Lochem Sterrenwacht Phoenix Lochem Sterrenwacht Phoenix Lochem Sterrenwacht Phoenix Lochem
Sterrenwacht Phoenix Facebook Sterrenwacht Phoenix Twitter Sterrenwacht Phoenix Youtube
Publiekssterrenwacht Phoenix
Ampsenseweg 10
7241 NB Lochem
Tel: 06 25 109 573
Email: info@sterrenwachtphoenix.nl

Verslag Nieuwe Maan Wim van Westrenen


Verslag geschreven door Magda Beekhuizen 30 november 2015

Is de maan saai? Integendeel, zeggen aardwetenschapper en petroloog Wim van Westrenen en zijn collega, nucleair geofysicus Rob de Meijer. Beiden hebben zich de vraag gesteld: Hoe is de maan ontstaan? Hoewel astronomisch onderzoek vaak pas als interessant wordt aangemerkt als het lichtjarenafstanden bestrijkt, is de wetenschap nog immer verdeeld over het ontstaan van ons dichtstbijzijnde hemellichaam, de Maan. Volgens het algemeen aanvaarde model is de Maan ontstaan uit de botsing tussen onze Aarde en een tweede planeet ter grootte van Mars, Theia. Dit 'grote botser' model is volgens beide onderzoekers niet langer houdbaar. Wim waarschuwt zijn publiek op voorhand dat beider hypothese als enigszins controversieel wordt beschouwd en (nog) niet breed in (niet) wetenschappelijke kring wordt gedragen. We zijn gewaarschuwd.


In 1875 poneerde George Darwin (zoon van) zijn afsplitsingmodel voor het ontstaan van de Maan (later verfijnd door Ringwood en Wise): de Aarde draaide zo snel om haar as dat de evenaar instabiel werd waardoor een stuk van de Aarde weggeslingerd werd dat nu de Maan is. En passant verklaart dit het gat in de korst dat door de Grote Oceaan beslagen wordt, volgens Darwin. Een vreemd model wellicht, maar er is wel degelijk sprake van afsplitsing is in ons zonnestelsel, o.a. bij de binaire asteroïden. Berekeningen toonden echter aan dat er niet genoeg energie in het huidige Aarde-Maan systeem is om een deel ter grootte van de Maan af te splitsen. Als we de Maan met haar draai-impulsmoment terugbrengen in de Aarde dan zou de rotatieperiode van de Aarde ongeveer 5,7 uur bedragen. Echter voor afsplitsing van de aardkorst  is een rotatie van 2,3 uur nodig waarmee  de Aarde zou fragmenteren.  


Inmiddels is bekend dat de Aarde en de Maan qua interne structuur enigszins op elkaar lijken: de Maan heeft een vaste, zij het veel kleinere metalen binnenkern, een vloeibare buitenkern en daarboven nog een gedeeltelijk vloeibare gesteentelaag. De Maan is geologisch dood want er is na de vroegste geschiedenis niets meer met de structuur gebeurd. De Aarde daarentegen maakt haar oppervlak voortdurend kapot.


Cruciaal in alle onderzoeken van de laatste decennia zijn de geavanceerde onderzoekstechnieken van het maangesteente dat de Apollomissies in de beginjaren 70 hebben meegebracht. Inmiddels is ook dankzij steeds uitgebreider internationaal maanonderzoek o.a. door landen als China en India een extra impuls gegeven aan het maanonderzoek. Tot de Apollomissies bestond een tweetal rivaliserende modellen, waartoe het zogeheten invangmodel (Jackson See, 1919): volgens deze theorie zou de zwaartekracht van de Aarde de passerende Maan ooit hebben ingevangen. Dit model wordt weerlegd door recentere metingen van zuurstofisotopenverhouding   16/17/18 in het Apollogesteente, die overal in het zonnestelsel verschillend is behalve op Aarde en Maan waar deze gelijk is. Het tweede model ging ervan uit dat bij de samenklontering van de planetesimals tot de vier binnenplaneten in de 140 miljoen jaar van de ontstaansperiode van het zonnestelsel ook Maan en Aarde tegelijkertijd op dezelfde afstand van de Zon gevormd zijn. Ofwel het 'co-accretie'model (Roche). Maar dit model verklaart niet het veel lagere ijzergehalte en de relatief veel kleinere omvang van de kern van de Maan met die van de Aarde.


Beide gefaalde modellen maakten de weg vrij voor het 'grote botser' of inslagmodel (Cameron en Ward) dat 35 jaar na de Apollomissies als standaardmodel overeind is gebleven. Met de inslag vlak na het ontstaan van ons zonnestelsel van de planeet Theia onder de juiste inslaghoek, met de juiste snelheid en de juiste afmetingen van Aarde en Theia samen kon het computermodel het huidige relatief grote draai-impulsmoment van Aarde en Maan aardig nabootsen. Ook zou de ijzerrijke kern van Theia naar het midden van de Aarde zijn gezakt zodat vooral silicaatmineralen in een baan om de Aarde de Maan vormden. Hiermee is niet alleen de ijzerarme Maan verklaard, maar tevens haar ontstaan. Tot 2007. Gedetailleerdere computerberekeningen laten zien dat de Maan dan voor het overgrote deel uit Theia moet bestaan en niet uit Aarde. Nieuwe metingen aan maangesteenten echter, geven naast de overeenkomst van zuurstofisotopen ook een verrassende overeenkomst van isotopen van silicium, titaan, chroom, neodyium, kalium en wolfraam in de silicaataarde (Maan en mantel en aardkorst). Maan en Aarde zijn in dat opzicht identiek. Hier wordt het 'grote botser' model tegengesproken en alom verworpen.


Onderzoekster Canup laat twee planeten, allebei een halve aarde groot, ook zijdelings op elkaar botsen waardoor een gigantische wolk van stof en puin meedraait. De ijzerkernen van de twee planeten smelten samen, terwijl een deel van het puin de Maan vormt. Hierdoor hebben Maan en aardmantel dezelfde samenstelling. De Aarde gaat door de klap echter dagen van 2 uur maken, veel te snel en hier was Darwin al over gestruikeld. Stewart en Çuk stellen dat de Aarde ooit door een planeetje was getroffen in hun frontaal botsingsmodel. Het werd volledig opgeslokt en stootte een flinke stofpluim uit. Het grote draai-impulsmoment dat voor de vorming van de Maan nodig is werd overgeheveld naar de zon. Maar hoe dit werkt werd niet opgelost. Ook worden de overeenkomsten van Maan en Aarde niet verklaard door mogelijke homogenisatie  en uitwisseling van isotopen door de gaswolk van 2000°K in het Aarde-Maan systeem (Caltech) na een inslag. Isotopen van zwaardere, niet vluchtige elementen zoals titaan en wolfraam is in zo'n scenario niet mogelijk..


Van Westrenen en de Meijer verwerpen elk botser of ander model. Hun alternatieve hypothese grijpt terug naar Darwins model van afsplitsing. Zij dalen af naar de kern van de Aarde en poneren De Barende Aarde Theorie gebaseerd op splijtingsprocessen in natuurlijke nucleaire georeactoren die in staat zijn een object ter grootte van de Maan te lanceren. De oorsprong van de reactoren wordt gezocht in de aller-vroegste korst van de aarde die 30 miljoen jaar na het ontstaan als een baksteen door de toen nog goeddeels vloeibare mantel naar 3000 km diepte op de kernmantelgrens is gezakt. Deze oerkorst vormt op sommige plaatsen een gebergte van natuurlijke opslagplaatsen van splijtingsmateriaal. Bewijs voor georeactoren  is o.a. het bestaan van karakteristieke splijtingsproducten (radioactief afval) in een rivierensysteem in Gabon van 30 tot 40 miljoen jaar geleden.


Berekeningen wijzen uit dat de lancering van de Maan uit de diepe oerkorst mogelijk is als de georeactor ongeveer 0,5 x 1030 J aan energie genereert.  Een kerncentrale met een vermogen van 1 gigawatt produceert in een jaar tijd ongeveer 1017 J. Er is dus een jaarlijkse energieproductie van 1013 Jvan dit soort georeactors nodig. Berekening toont voorts aan dat 4,5 miljard jaar geleden het geschatte gehalte aan uraan en thorium op die diepte 0,6 ppm bedroeg, terwijl er maar liefst 250 ppm nodig is voor een georeactor - een factor 400 te kort. Maar op deze diepte is de laag rijk aan het mineraal perovskiet waarin alle uraan en thorium is opgenomen en op plaatsen gigantische hoeveelheden in lokale verdichtingen kan bedragen. Er is ongeveer 5% van alle in de vroege korst opgeslagen nucleair materiaal nodig om de Maan te lanceren. De diepe georeactor wordt gestart door de splijting van uraan of thorium of plutonium waarbij drie neutronen vrijkomen, waarvan er een nodig is om de reactie op gang te houden.  Dat moet op die diepte met het hoge gehalte aan uraan-235  geen enkel probleem zijn geweest. Daarna was het geen kwestie van ontploffen, maar eerder van oververhitten door een hete mantel van 8000°C waardoor al het gesteente gasvormig werd. De opwaartse druk van dit materiaal zorgde voor een beweging richting aardoppervlak. In drie minuten tijd kan een hoeveelheid materiaal gelijk aan de massa van de Maan in een baan rond de Aarde worden gebracht.


Van Westrenen: het bewijs van onze theorie is wel degelijk te testen, terwijl van het 'grote botser'model geen bewijsmateriaal te vinden is. Bij de kernreacties, bijvoorbeeld, komen geoneutrino's vrij en dat zijn deeltjes die door neutrinodetectoren kunnen worden waargenomen en aangeven waar in de Aarde de meeste radioactiviteit is. Ook geeft het je een voorstelling van de grilligheid van het 'gebergte' van de oerkorst. Als tweede belangrijk bewijs zou een explosie Xenon-136 en helium-3 op de maan achter moeten laten. Voor een zuivere meting van splijtproductie is het dan zaak de diepere lagen tot 10 meter diepte in de Maan aan te boren, want aan het oppervlak strooit ook de zon rijkelijk met deze deeltjes.


De goedgevulde zaal werd eerder al gewaarschuwd, maar echt voorbereid waren we misschien niet. Een Barende Moeder Aarde?  Gelukkig worden we snel gerustgesteld want dit kan ze maar een keer.  Wat nog rest aan energie na de kernexplosie, de uitstoting en vorming van de Maan is niet voldoende voor de vorming van nog een tweede Maan. Na het inslagmodel dat decennialang taai overeind bleef, kwam de hypothese niet alleen voor de toehoorders enigszins uit de lucht vallen (of uit de aarde opstijgen, zo je wilt), maar ook op internationale wetenschappelijke fora weet een of andere vorm van inslagtheorie nog van geen wijken.


De toehoorders overigens waren zeer geëngageerd; er kwamen duidelijke en pertinente vragen als: het 'oude' water dat diep in de Maan is ingevangen in b.v. olivijnsmeltinsluitsels kan natuurlijk ook van een meteorietinslag geweest zijn naar model van de aanwezigheid van water op Aarde. Van Westrenen: dit 'oude' water is veel dieper in de Maan ingeslagen dan meteorietinslagen ooit mogelijk konden doen. Ook gezien het 'oude' water dat door vulkanisme diep uit de Maan naar boven is gebracht. 


En: is de grilligheid van structuur van de oerkorst niet eenvoudig te meten aan de hand bijvoorbeeld   seismische sensoren en zou het daarmee mogelijk zijn om bijvoorbeeld een groot gat in deze oerkorst te kunnen waarnemen waar ooit de Maan uit ontstaan is? Van Westrenen: seismische metingen zeggen je iets over de grilligheid, maar niets over een voorbije kernexplosie, want in de kern verandert de toestand na 4 ½ miljard jaar.


Ook blijft het grote verschil in maanhelften de mens boeien.  Zouden er, volgens een ander model, twee manen hebben kunnen ontstaan die zachtjes in elkaar zijn overgegaan en daarmee de vlakke, vulkanische laag van de maria aan de zichtbare kant van de Maan verklaren in tegenstelling tot de oude, rotsachtige niet-zichtbare 'achterkant' van de Maan? Een suggestie uit het publiek: is het wellicht de aantrekkingskracht van de Aarde die de zichtbare kant zo vlak maakt?


Het liep inmiddels tegen elven toen met de bekende Achterhoekwijn Wim van Westrenen werd bedankt voor zijn heldere en vooral geanimeerde uitleg. Even afgezien van het complexe nucleaire onderdeel van de hypothese, is het ook boeiend om dankzij voortschrijdende berekeningen en gesteenteonderzoek de dynamiek van nieuwe wetenschappelijke denkprocessen te proeven. We blijven beide heren volgen. Met wederom dank aan onze onvolprezen organisator van de avond!

van Westrenen, Wim; Rob de Meijer; Een alternatieve hypothese voor het ontstaan van de Maan- uit: gea - Stichting Geologische Aktiviteiten; juni 2010, vol. 43, nr. 2, pag. 35 - 67

 


 



HUIDIGE MAANFASE


TWITTER
test