Grote inslaghypothese
De hypothese van de reusachtige inslag houdt in dat de Maan is ontstaan uit de brokstukken van een botsing tussen de jonge Aarde en een protoplaneet ter grootte van Mars. Dit is de bevoorrechte wetenschappelijke hypothese voor de vorming van de Maan.
Bewijs voor deze hypothese komt van Maan monsters die aantonen dat:
- het oppervlak van de maan ooit gesmolten was
- de blijkbaar relatief kleine ijzeren kern van de Maan en een lagere dichtheid dan de Aarde, en
- bewijs van soortgelijke botsingen in andere stersystemen (die resulteren in "puinschijven")
Het botsende lichaam wordt soms Theia genoemd naar de mythische Griekse Titaan die de moeder was van Selene, de godin van de maan.
Er zijn verschillende onbeantwoorde vragen bij deze hypothese. De zuurstofisotopenverhoudingen op de maan zijn in wezen identiek aan die op aarde, zonder aanwijzingen voor een bijdrage van een ander zonnelichaam. Maanmonsters hebben ook niet de verwachte verhoudingen van vluchtige elementen, ijzeroxide, of siderofiele elementen (chemische elementen die zich met ijzer verbinden), en er is geen bewijs dat de Aarde ooit de magma-oceaan heeft gehad die de hypothese impliceert.
Artist's picture van de reusachtige inslag die de maan zou hebben gevormd
Context
De relatief grote natuurlijke satelliet van de aarde, de maan, is uniek. Tijdens het Apollo-programma werden stenen van het maanoppervlak naar de aarde gebracht. Radiometrische datering van deze gesteenten heeft aangetoond dat de Maan 4527 ± 10 miljoen jaar oud is, ongeveer 30 tot 55 miljoen jaar jonger dan andere hemellichamen in het zonnestelsel. Nieuwe gegevens wijzen erop dat de Maan nog later is gevormd, namelijk 4,48±0,02 Ga, ofwel 70-110 Ma na het begin van het zonnestelsel. Een ander opmerkelijk kenmerk is de relatief lage dichtheid van de Maan, wat moet betekenen dat zij geen grote metalen kern heeft, zoals andere aardse lichamen in het zonnestelsel hebben. De Maan heeft een samenstelling die sterk lijkt op de aardmantel en de aardkorst samen, maar dan zonder de aardkern. Dit heeft geleid tot de reusachtige inslag-hypothese: het idee dat de Maan is ontstaan tijdens een reusachtige inslag van de proto-Aarde met een andere protoplaneet.
De inslagvogel, die soms Theia wordt genoemd, zou iets kleiner zijn geweest dan de planeet Mars. Theia botste op de Aarde rond 4,533 Ga. Uit modellen blijkt dat toen een inslagvlam van deze omvang de proto-Aarde trof onder een lage hoek en met een relatief lage snelheid (8-20 km/s of 5,0-12,4 mi/s), veel materiaal van de mantels (en proto-korsten) van de proto-Aarde en de inslagvlam de ruimte in werd geslingerd, waar een groot deel ervan in een baan rond de Aarde bleef. Dit materiaal zou uiteindelijk de maan vormen.
De metaalkernen van de inslag zouden echter door de aardmantel zijn gezonken om met de aardkern te versmelten, waardoor de maan van metaalhoudend materiaal zou zijn ontdaan. De hypothese van de reusachtige inslag verklaart dus de abnormale samenstelling van de maan. De ejecta in een baan rond de Aarde zou binnen enkele weken tot één lichaam gecondenseerd kunnen zijn. Onder invloed van zijn eigen zwaartekracht werd het uitgeworpen materiaal een meer bolvormig lichaam: de maan.
De radiometrische leeftijden tonen aan dat de Aarde reeds minstens 10 miljoen jaar vóór de inslag bestond, genoeg tijd om de differentiatie van de primitieve aardmantel en aardkern mogelijk te maken. Toen de inslag plaatsvond, werd alleen materiaal uit de mantel weggeslingerd, terwijl de aardkern met zijn zware elementen onaangeroerd bleef.
Gevolgen
De inslag had enkele belangrijke gevolgen voor de jonge Aarde. Er kwam een enorme hoeveelheid energie vrij, waardoor zowel de Aarde als de Maan volledig gesmolten werden. Onmiddellijk na de inslag was de aardmantel sterk in convectie, het oppervlak was een grote magma-oceaan. De eerste atmosfeer van de planeet moet volledig zijn weggeblazen door de enorme hoeveelheid energie die vrijkwam. Men denkt ook dat de inslag de aardas heeft veranderd en de grote axiale schuinte van 23,5° heeft veroorzaakt, die verantwoordelijk is voor de seizoenen op aarde (een eenvoudig, ideaal model van het ontstaan van de planeten zou een axiale schuinte van 0° hebben, zonder herkenbare seizoenen). Het kan ook de rotatie van de Aarde versneld hebben.
Recent bewijs
Analyse van maangesteente dat door Apollo-astronauten is meegebracht, blijkt sporen van Theia te vertonen. De onderzoekers beweren dat dit de theorie bevestigt dat de Maan is ontstaan door een cataclysmische botsing. Sommige wetenschappers zijn verbaasd dat het verschil tussen het Theian materiaal dat in het Maangesteente is gevonden en dat van de Aarde zo klein is.
Vragen en antwoorden
V: Wat is de reuzeninslaghypothese?
A: De reuzenbotsingshypothese houdt in dat de Maan is ontstaan uit de brokstukken van een botsing tussen de jonge Aarde en een protoplaneet ter grootte van Mars.
V: Wat is het bewijs voor de reuzenbotsingshypothese?
A: Het bewijs voor deze hypothese komt van maanmonsters waaruit blijkt dat het oppervlak van de Maan ooit gesmolten was, de blijkbaar relatief kleine ijzeren kern van de Maan en een lagere dichtheid dan de Aarde, en bewijs voor soortgelijke botsingen in andere sterrenstelsels (die resulteren in "brokstukken").
V: Hoe wordt het botsende lichaam in de reuzenbotsingshypothese genoemd?
A: Het botsende lichaam wordt soms Theia genoemd, naar de mythische Griekse Titaan die de moeder was van Selene, de godin van de maan.
V: Wat zijn de onbeantwoorde vragen bij de reuzenbotsingshypothese?
A: De onbeantwoorde vragen over deze hypothese zijn dat de isotopenverhoudingen van zuurstof op de maan in essentie identiek zijn aan die op Aarde, zonder bewijs voor een bijdrage van een ander zonnelichaam, dat maanmonsters geen verwachte verhoudingen van vluchtige elementen, ijzeroxide of siderofiele elementen (chemische elementen die zich met ijzer verbinden) hebben, en dat er geen bewijs is dat de Aarde ooit de magma-oceaan heeft gehad die de hypothese impliceert.
V: Wat is de voorkeurswetenschappelijke hypothese voor de vorming van de Maan?
A: De voorkeurswetenschappelijke hypothese voor de vorming van de Maan is de reuzeninslaghypothese.
V: Wat is de dichtheid van de Maan vergeleken met de Aarde?
A: De Maan heeft een lagere dichtheid dan de Aarde.
V: Wat is de mythische Griekse Titaan die in verband wordt gebracht met de Maan in de reuzenbotsingshypothese?
A: In de reuzenbotsingshypothese wordt het botsende lichaam soms Theia genoemd, naar de mythische Griekse Titaan die de moeder was van Selene, de godin van de maan.
