Hoe is de maan ontstaan? Dit is de Universiteit van Nederland. Dank u wel, dank u wel.
Ik neem jullie mee terug in de tijd naar het moment dat het zonnestelsel geboren is. Ongeveer 4,5 miljard jaar geleden. De zon is net ontstaan en is gaan branden.
En rond de zon klont er stof en gas samen en vormen zo de planeten. En een van die planeten is onze eigen aarde. Die aarde zag er toen, 4,5 miljard jaar geleden, wel een beetje anders uit dan vandaag.
Er waren nog geen vloeibare wateroceanen. Er waren nog geen continenten en er was ook nog geen leven. Geen planten, geen dino's. en zeker geen mensen. Dat is het moment, 4,5 maart jaar geleden, dat de maan is ontstaan.
Volgens de gangbare theorie is de maan ontstaan door een enorme botsing tussen onze eigen aarde en een ander planeet. Die andere planeet wordt door sterkundige Theia genoemd. In de Griekse mythologie is Theia de moeder van Selene en Selene is de godin van de maan. Dus het idee is dat de maan ontstaan is uit een hele grote botsing. En die hartstikke...
De gangbare theorie noemen we dan ook de grote botsingstheorie. Je kunt op dit filmpje zien hoe we denken dat dit in zijn werken is gegaan, als het zo gebeurd is. Veel mensen denken dat dit is gebeurd.
Een enorme knal. Je ziet heel veel brokstukken rondvliegen. Het oppervlak van de aarde in de achtergrond wordt helemaal roodgloeiend.
Het wordt hartstikke warm. Binnen een paar uur vormen zich uit die brokstukken de maan. Die zie je hier al links vormen.
Dat duurt echt maar een paar uur. In dit college wil ik eigenlijk laten zien dat deze gangbare theorie waarschijnlijk niet klopt. Er zijn steeds meer twijfels over het feit of Thaïa wel bestaan heeft.
En als Thaïa niet bestaan is, dan is de vraag natuurlijk, hoe is de maan dan wel gevormd? En eigenlijk hebben we ook steeds meer aanwijzingen dat de maan niets anders is dan een stukje aarde dat nu om ons heen draait. We zitten nu 2019, 50 jaar na de eerste maanlanding en we hebben nog steeds ontzettend veel vragen over de maan.
En dus ook over hoe de... de maan gevormd is. Ik ben zelf planeetonderzoeker geworden, dus ik ben geïnteresseerd vooral in hoe planeten gemaakt worden en hoe ze door de tijd heen veranderen, vooral heel vroeg in hun geschiedenis. De maan is daar een heel mooi onderzoeksonderwerp voor.
Een van de redenen waarom dat zo is, is dat op de maan geologisch gezien al heel lang niks gebeurt. Dus als je naar de maan kijkt, dan zie je dingen die miljarden jaren geleden zijn gebeurd. Niet zo lang nadat de maan gemaakt is.
En dat komt omdat er op de maan geen vloeibaar water is, ook nooit is geweest. Er is ook geen weer, er is geen damkring, er is geen lucht, geen wind. En daardoor verandert er eigenlijk nauwelijks iets op de maan.
En kun je dus heel goed kijken naar de vroege geschiedenis van de maan. Dat is heel anders op de aarde. Op de aarde hebben we wel water en klimaat.
En daardoor is de aarde heel goed in het kapot maken van haar eigen geschiedenis. Alle stenen die gemaakt worden, die worden eigenlijk meteen weer afgebroken. En we hebben heel weinig oude steden nog op aarde waar we naar kunnen kijken.
En op de maan kan dat wel. Ik zei al, er verandert eigenlijk bijna niets. En een van de dingen die ook niet veranderd is, is de voetstappen van de astronauten.
Die 50 jaar geleden op de maan zijn gezet. Die voetstappen kun je nu vandaag de dag nog steeds zien. Hetzelfde geldt voor de karrensporen van de autootjes die de astronauten later zijn gaan gebruiken.
Die kun je op deze foto van vorig jaar nog steeds zien. Die karrensporen die 50 jaar geleden gemaakt zijn. Omdat er nooit iets verandert op de maan. En daarom is er op de maan dus een schat aan informatie te vinden over haar vroege geschiedenis. Als we meer willen weten over het ontstaan van de maan, dan moeten we ook weten hoe de maan er eigenlijk nu vandaag de dag uitziet en hoe die zich gedraagt.
En als we dat doen, dan komen we er al heel gauw achter dat onze maan eigenlijk heel bijzonder is. Het is de bijzonderste maan eigenlijk in het hele zonnestelsel. En dat komt door een paar redenen. De eerste reden is dat onze maan heel erg dichtbij is.
De maan staat ongeveer 384.000 kilometer van de aarde vandaan. Dat lijkt ver, maar dat is eigenlijk helemaal niet ver. Je kunt er binnen drie dagen naartoe met een raket. Veel sneller dan naar Mars of zo. En dat is hartstikke dichtbij.
Andere banen in ons zonnecelsel staan veel verder weg van hun planeet... dan dat de maan afstaat van de aarde. Dus de maan is heel dichtbij. Het tweede bijzondere aspect is dat de maan ook ontzettend groot is. De massa van de maan is ongeveer 1,81ste van de massa van de aarde.
Dat lijkt misschien niet veel, maar dat is meer dan 1%. Ook dat is veel groter dan dat de manen zijn die rond andere planeten draaien. Die zijn naar verhouding vaak 100 keer zo klein als onze maan is.
Dus onze maan is heel dichtbij en hij is eigenlijk enorm. En daardoor oefent hij heel veel invloed uit op onze eigen aarde. Dat kun je ook merken als je een dagje naar zee gaat. Een van de dingen die de maan doet, is dat die zo hard aan het water op de aarde trekt dat je vloed krijgt. En waar dat niet zo is, andere delen van de aarde, heb je juist eb.
Dat komt door de maan. Zonder de maan hadden we geen getijden. Iets anders wat de maan doet, omdat die zo groot is en zo dichtbij, is dat die onze aardas heel erg stabiel maakt. De aardas die je hier in die breinaalde ziet, die staat een beetje schuin zo.
Een graad van ongeveer 20 graden. En die aardas wiebelt een heel klein beetje hin en weer zo. Maar niet meer dan dat.
En dat komt omdat die maan zo groot en zo dichtbij is, dat die meer wiebelen zo tegenhoudt. Dat kan alleen maar omdat de maan zo groot is en zo dichtbij. Nou, andere planeten in onze zon zelf hebben ook maan. Mars heeft twee kleine maantjes. Jupiter heeft er bijna 80. Maar al die andere maanen zijn veel kleiner en veel verder weg dan de onze.
En daardoor... oefenen ze eigenlijk geen invloed uit op de planeet waar ze bij horen. Zo weten we bijvoorbeeld dat Mars, die heeft twee kleine maantjes, die stellen eigenlijk niks voor. En daardoor kan de rotatie als van Mars zelfs heel erg wiebelen.
En we kunnen aan de stenen op Mars zien dat het ook gebeurd is. Dat Mars wel eens helemaal op zijn kant heeft gewiebeld. Dat is bij de aarde nooit gebeurd door onze maan.
We weten dus eigenlijk best veel van onze maan. Maar ja, misschien de grootste vraag die we moeten beantwoorden is, hoe is die maan daar ooit gekomen? Ik zei al eerder, het gangbare model hiervan is dat de maan ontstaan is uit de brokstukken van een botsing tussen onze aarde en Theia, die andere planeet.
Dit is dé aanvaardertheorie die je ook in alle tekstboeken over de maan kunt lezen. Maar zoals ik eerder al zei, er komen steeds meer vraagtekens bij dit gangbare model. Dat komt onder andere omdat we het maanvorming kunnen bestuderen met computermodellen van zo'n grote botsing. En uit die computermodellen hebben we afgeleid dat de botsing tussen Theia en de aarde niet frontaal geweest kan zijn.
Dus in die plaatjes kun je zien dat Theia van rechts komt aanvliegen en dan de aarde aan de bovenkant eigenlijk schampt. En daardoor kun je zien dat de meeste brokstukken uit die botsing eigenlijk stukjes Theia zijn en niet stukjes aarde. En de maan wordt gemaakt uit de brokstukken van deze botsing, dus de maan moet eigenlijk uit stukjes Theia bestaan.
Dat is een voorspelling van die computermodellen die we kunnen testen door te kijken naar stenen van de maan. Die door de astronauten zijn teruggebracht. We weten namelijk al heel lang dat verschillende stukken ruimterot in ons zonnestelsel, verschillende planeten, uit verschillende bestanddelen bestaan. Dus Mars bestaat uit andere bestanddelen dan de aarde. En de aarde is weer anders dan Venus en Mercurius enzovoorts.
En als jullie me een stukje ruimtepuin zouden geven en ik zou de samenstelling daarvan mogen meten. Dan kan ik jullie vertellen, nou, dit stukje komt duidelijk niet van Mars, maar komt van Venus. Dus elke planeet in het zonnestelsel heeft zijn eigen unieke samenstelling.
En Theia zou dus ook een unieke samenstelling gehad moeten hebben. En die zouden we moeten terugvinden in de maan. De Apollo-astronauten hebben bij elkaar zo'n 380 kilo maanstenen teruggebracht naar de aarde. En naar een deel daarvan is gekeken, heel nauwkeurig, wat de samenstelling daarvan is. En dat zou dus de samenstelling van Theia moeten zijn.
Maar tot ieders grote verrassing, sommige mensen zijn teleurgesteld, andere mensen vinden het geweldig, blijken de maanstenen precies hetzelfde te zijn als aardse stenen. Je kunt het verschil daartussen eigenlijk niet zien. Nou, dat klopt helemaal niet met het grote botsingsmodel, want de maan zou uit Theia moeten bestaan. En Theia is anders dan de aarde.
Maar dat is dus helemaal niet zo. Ja, dus dat klassieke model heeft echt een heel groot probleem. Dat klopt niet met de samenstelling van maanstenen.
Nou, eigenlijk is dat natuurlijk geweldig als wetenschapper. Het is veel leuker als iets niet klopt dan wanneer iets wel klopt. En dus zijn er heel veel mensen bezig met het proberen te verzinnen van een andere verklaring voor het ontstaan van de maan.
Een paar van die verklaringen zijn ontwikkeld door de aanhangers van botsingsmodellen. En die hebben gewoon een iets andere botsing gemaakt. Het eerste alternatieve model is dat onze aarde niet gebotst is met een theia zo groot als Mars, maar met een veel grotere andere planeet, zo groot als onze eigen aardes. Dus in dit idee zijn eigenlijk twee aardes op elkaar geknald. Dat is zo heftig gebeurd dat die stenen van die planeten helemaal met elkaar gemengd zijn.
En daardoor kun je het verschil niet meer zien. Je hebt nog maar één samenstelling over, namelijk van dat mengsel. Een probleem hiermee is dat je eigenlijk dit mengen moet doen voordat je de brokstukken maakt. Want dan zijn de brokstukken hetzelfde als de aarde, zoals we dat zien in de maan. Maar dat is natuurlijk niet zo.
Die brokstukken worden meteen bij de botsing gemaakt voor je kunt mengen. Dus dit is een lastige alternatieve verklaring. Een ander alternatief is dat Thaïa juist veel kleiner is geweest dan Mars.
Misschien wel zo groot als de maan zelf of nog wat kleiner. Dan kun je in botsingsmodellen die maan maken door die kleine planeet keihard te laten aankomen en frontaal te laten botsen op de aarde. En als je dat doet...
We kunnen er van de achterkant van de aarde eigenlijk stukjes afvliegen. En dat zou dan de maan geworden moeten zijn. Een probleem hiermee is dat je die kleine planeet zo hard moet laten aankomen dat we eigenlijk niet weten hoe zo'n kleine planeet zo snel kan worden in ons zonnestelsel. Dus dit is eigenlijk ook een lastige verklaring.
Een derde verklaring, daar ben ik zelf wel een beetje een fan van, is dat er helemaal geen grote botsing was. En dat de maan gewoon een stukje aarde is dat nu in een baan rond de aarde vliegt op een of andere manier. Dat is geen populair model helaas nog, maar het is eigenlijk wel logisch, want dat verklaart waarom de maanstenen zo op de aardse stenen lijken. Een manier om hier verder onderzoek naar te doen, is om te proberen te achterhalen hoe maanstenen gemaakt zijn, onder welke omstandigheden die gevormd zijn.
En dat is wat we kunnen doen in een lab in Amsterdam. Als je naar de maan kijkt, zie je eigenlijk meteen twee soorten stenen, witte en zwarte. Nou, die zwarte stenen op de maan, dat zijn allemaal basalten.
En basalten bestaan uit gestold lava. Nou, lava maak je ergens als je onder de grond een gesteente zo warm maakt dat het gaat smelten. Die smelt komt dan omhoog, dan heb je een vulkaanuitbarsting, komt lava uit en dat materiaal stolt en dan maak je een basalt. En dat is op de maan ook gebeurd.
En de astronauten die hebben heel wat kilo's van die maanstenen, van die basalten, meegenomen naar de aarde. Daar zijn we natuurlijk heel zuinig op, dus driekwart van die 380 kilo is nooit bekeken, ligt in een kluis in Houston. voor toekomstige generaties, misschien een paar van jullie in de zaal, met het idee dat we in de toekomst nog veel betere technieken ontwikkelen om naar die stenen te kijken. En dan kunnen we dus later nog meer weten over de maanstenen als we ze nu maar in de kluis laten liggen.
Een paar van die stenen zijn wel bekeken, ook de basalte. En we kunnen dus de samenstelling van de basalte heel nauwkeurig meten. En vervolgens kunnen we die proberen na te maken in een lab op de aarde.
Die experimenten die we doen in ons lab in Amsterdam, die kun je vergelijken met het bakken van een taart. Zonder dat je het recept van de taart weet. Stel dat je op een verjaardag een stuk taart eet.
Dat is lekker, dat wil ik namaken, maar je hebt het recept niet. Als je dat dan thuis naprobeert te maken, dan wil je weten welke ingrediënten je moet gebruiken. In welke verhoudingen je ze moet mengen.
Hoe heet je de oven moet maken en hoe lang je moet bakken. En dan kun je proberen om dit na te maken. En voor maanbazalte doen we dat eigenlijk precies zo. We proberen uit te vinden welk gesteente er gesmolten is in de maan. Hoe warm het geweest is.
En welke samenstelling je uiteindelijk gekregen hebt, dat weten we. Want het product, de maanbasalte, daar hebben we wat stukjes van in huis dankzij de Apollo-astronauten. Wij gebruiken dat op deze manier om de oorsprong van maanbasalte te achterhalen. En een van de dingen die we hebben geprobeerd uit te vinden is of misschien in het inwendige van de maan wel stukjes thia zitten. Het oppervlak bestaat dus uit stenen die net als de aarde zijn.
Maar misschien als de binnenkant zoals thia is, dan is het oude model nog steeds gered. Hoe boots je nou het binnenkant van de maan na? Dat doe je door stenen in een enorme pers te stoppen.
En bloot te stellen aan hele hoge drukken en tegelijkertijd aan hele hoge temperaturen. Dat samendrukken moet je doen om na te bootsen dat je diep in de maan steeds meer stenen op je hebt liggen. Dus de druk wordt steeds hoger.
En opwarmen is nodig, omdat als je in een planeet gaat graven, hoe dieper je komt, hoe warmer het wordt. En dat gebeurt ook in de maan zo. Je kunt dan in je laboratorium je steen zo warm maken dat het gaat smelten. Je gaat lava maken en na je experiment kun je kijken of de lavasteen die je gemaakt hebt hetzelfde is als een echte maansteen.
En als dat niet zo is, dan kun je bijvoorbeeld de temperatuur wat hoger maken of de druk wat hoger of lager. Totdat je je perfecte nep maansteen hebt gemaakt. En dan weet je ook hoe die gemaakt is en wat er in het binnenste van de maan zit.
Op deze manier zijn we erachter gekomen dat die basalten ons vertellen dat het inwendige van de maan... ook hetzelfde is als de aarde. We hebben in het lab ook niet geen enkel stukje Theia gevonden. Een heel groot probleem voor het standaard model.
En nog steeds is onze theorie dat het gewoon een stukje aarde is, die lijkt nog steeds te kloppen. Toch zijn veel wetenschappers nog sceptisch over dit alternatieve idee. Want de vraag is, hoe krijg je nou een stukje aarde in een baan om de aarde? Hoe maak je dan de maan?
Er is een extreme mogelijkheid en die zegt dat er diep in de aarde een grote natuurlijke explosie is geweest die gewoon een stukje aarde heeft weggeslingerd en dat is de maan geworden. Veel mensen houden niet zo van een exploderende aardes, dus dat vinden mensen nogal lastig. Maar misschien hoeft dat helemaal niet, dus er is een alternatieve manier. Je pakt de aarde er weer bij en we weten dat vandaag de dag natuurlijk de aarde in 24 uur om haar as draait. Dat is één dag.
Maar we weten ook dat dat vroeger sneller is gebeurd. Dagen waren in het geologische verleden. Veel korter dan nu. En er zijn steeds meer mensen die geloven dat toen je de maan hebt gemaakt, 4,5 maart geleden, dat toen een dag op de aarde misschien maar 2 uur duurde.
Dus dat de aarde meer dan 10 keer zo snel rondging als vandaag de dag. En als je dat doet, dan slingen je eigenlijk stukjes van de aarde zonder enig probleem weg de ruimte in. De evenaar van de aarde wordt dan instabiel.
Je draait zo hard rond dat je gewoon klodders aarde de ruimte in kunt schieten. En misschien is zo wel de maan ontstaan. Op dit moment is dit het enige model waarmee je de samenstelling van maanstenen echt het beste kunt verklaren. Dus terugkomend op de vraag hoe is de maan ontstaan, een definitief antwoord hebben we eigenlijk nog steeds niet. Maar ik hoop wel dat ik voldoende heb laten zien om jullie ervan te overtuigen dat het klassieke model in ieder geval de prullenbak in moet.
En dat het tijd is voor een nieuw idee.