Leerastronomie

Wij zien altijd dezelfde kant van de maan, reden waarom the dark side of the moon zo tot de verbeelding spreekt. Maar er zijn meer verschillen tussen beide helften. Uit een nieuwe studie blijkt dat die zelfs in het binnenste van de maan zijn terug te vinden.

Dat wij altijd dezelfde zijde van de maan zien, komt doordat de maan in precies evenveel tijd om zijn as draait als dat ze om de aarde cirkelt. Dat noemen we synchrone rotatie. Dit wordt veroorzaakt door de getijdenwerking van de aarde, die zwaarder is dan de maan.

En zoals gezegd: de verschillen tussen beide kanten zijn groot. De voorkant is donkerder, platter en bedekt met uitgestrekte lavavelden. De achterkant is juist ruiger, met veel bergen en kraters. Wetenschappers vragen zich al decennialang af waar die verschillen vandaan komen.

Een internationaal team onder leiding van Ryan Park van het NASA Jet Propulsion Laboratory heeft nu bewijs gevonden dat het binnenste van de maan zelf in beide helften anders is. De onderzoekers gebruikten gegevens van NASA’s GRAIL-missie. Die liet twee satellieten jarenlang rond de maan cirkelen om heel precies te meten hoe sterk de zwaartekracht is op verschillende plekken. In combinatie met modellen van het binnenste van de maan konden ze zo afleiden hoe die van binnen is opgebouwd.

Warmer en flexibeler
Wat bleek: het gesteente in het binnenste van de voorkant van de maan, met name in de mantel, de laag onder de korst, is gemiddeld 2 tot 3 procent zachter en meer in staat om te vervormen, dan het binnenste van de achterkant. Dat lijkt misschien weinig, maar het is een duidelijk teken dat er iets fundamenteel anders is aan de binnenkant van beide halfronden. Uit de berekeningen blijkt dat dit verschil goed te verklaren is als het binnenste van de voorkant ongeveer 100 tot 200 graden warmer is dan dat van de achterkant.

Oud vulkanisme als verklaring
De onderzoekers vermoeden dat dit temperatuurverschil is ontstaan doordat radioactieve elementen, zoals thorium en titaan, in hogere concentraties aanwezig zijn aan de voorkant. Die elementen zenden warmte uit wanneer ze vervallen, een proces dat miljarden jaren kan doorgaan. Dat kan dus een langdurige warmtebron zijn, precies op de plek waar vroeger veel vulkanische activiteit was.

Dit idee past goed bij wat we al weten over de geschiedenis van de maan. Ongeveer 3 tot 4 miljard jaar geleden was de voorkant vulkanisch veel actiever dan de achterkant, met talloze lavastromen die grote vlaktes vormden, de zogenoemde maanzeeën. De hogere temperatuur aan die kant zou dit fenomeen deels kunnen verklaren.

Meer dan alleen de maan
Wat deze ontdekking extra interessant maakt, is dat de gebruikte methode – zwaartekrachtmetingen via satellieten – niet afhankelijk is van ruimtemissies. Dat betekent dat deze techniek ook geschikt is voor andere werelden, zoals Mars, of op ijsmanen zoals Enceladus bij Saturnus of Ganymedes bij Jupiter. Daarmee kunnen we leren hoe planeten en manen zich van binnenuit ontwikkelen zonder er fysiek te hoeven landen.

Er zijn nog veel vragen, zoals hoe de ongelijke verdeling van thorium en titaan is ontstaan of waarom alleen de voorkant zo actief werd, maar dit onderzoek, dat in nature is gepubliceerd, biedt nu al cruciale aanwijzingen. De verschillen tussen de twee kanten van de maan zitten niet alleen aan de oppervlakte, maar ook in het binnenste.