Breng je gedachten terug naar toen de aarde een baby was. Het zonnestelsel was een wrede kraamkamer. Gigantische rotsfragmenten wervelden chaotisch rond een vurige jonge zon en bombardeerden regelmatig jonge planeten. De aarde is gevormd tijdens deze periode, toepasselijk de Hadean genoemd, en zonder deze gestage vuurregen die de botten van onze planeet opbouwt, zouden we hier helemaal niet zijn.
En de maan ook niet.
Tegen het einde van deze periode, ongeveer 4.5 miljard jaar geleden, sloeg een protoplaneet ter grootte van Mars, Theia genaamd, de aarde in bij een botsing waarvan men dacht dat hij was vrijgekomen. 100 miljoen keer meer energie dan de asteroïde die een einde maakte aan de dinosaurussen. De impact vernietigde Theia, gooide een gigantische pluim van materiaal in een baan - en bevallen van onze maan.
Deze gigantisch impactscenario is de leidende theorie voor hoe de maan werd gevormd, omdat het past bij veel van wat we tegenwoordig over de aarde en de maan waarnemen. Maar wetenschappers discussiëren nog steeds over de details. Vroege simulaties van de inslag suggereerden bijvoorbeeld dat de maan grotendeels gemaakt zou zijn van materiaal van Theia, maar analyse van maanrotsen toont aan dat de geochemische samenstelling van de aarde en de maan bijna identiek is.
Nu echter, een nieuwe simulatie met hoge resolutie, beschreven in een recent artikel van NASA Ames-wetenschappers en onderzoekers van Durham University, kan het verschil helpen oplossen.
Volgens het artikel komen de uitkomsten van een aantal mogelijke impactscenario's beter overeen met waarnemingen, waaronder de baan en samenstelling van de maan. Maar misschien het meest verrassend, waar eerder werk suggereerde dat de vorming van de maan maanden of jaren zou hebben geduurd, suggereert de nieuwe simulatie dat onze satelliet is gevormd en in slechts enkele uren in een baan om de aarde is geworpen.
In de simulatie, getoond in de onderstaande video, slaat Theia de aarde met een flitsende slag. Een boog van materiaal, afkomstig van zowel Theia als de aarde, komt in een baan om de aarde en vormt twee lichamen. De grootste van deze, gedoemd om terug te vallen naar de aarde, lanceert de kleinere, de maan, in een stabiele baan. Als de eerste botsing om middernacht had plaatsgevonden, zou de maan gevormd zijn tijdens het ontbijt.
[Ingesloten inhoud]
Dit is niet de eerste poging om onze waarnemingen beter af te stemmen op het verhaal over de oorsprong van de gigantische impact van de maan.
Wetenschappers hebben een aantal theorieën voorgesteld en gesimuleerd om de geochemische samenstelling van de maan te verklaren. Deze omvatten hogere energie of meerdere impacts, een hit-and-run, of de mogelijkheid van een eerdere impact, toen de aarde nog bedekt was door een oceaan van magma. Deze zijn nog steeds mogelijk, hoewel elk ook zijn eigen reeks uitdagingen heeft.
Hier koos het team een andere benadering, wat suggereert dat het probleem misschien niet de theorie is, maar onze simulatie ervan. Oudere simulaties gebruikten honderdduizenden of miljoenen "deeltjes" - je kunt deze zien als geïdealiseerde digitale stand-ins voor brokken aarde en Theia, die elk de wetten van de fysica volgen bij de botsing. De nieuwste simulatie daarentegen gebruikt honderden miljoenen deeltjes, elk ongeveer 8.5 kilometer breed.
Het is de digitale recreatie van de maan met de hoogste resolutie tot nu toe.
De resolutie bracht de mechanica van grote impacts in beeld op een manier die voorheen niet mogelijk was met minder gedetailleerde simulaties. En in het proces gooide het werk een nieuwe, mogelijk eenvoudigere theorie in de hoed: dat de maan zich snel vormde, in slechts één stap. Het team ontdekte dat dit scenario een maan zou kunnen produceren die veel lijkt op de onze, van baan tot compositie.
Hoewel het nieuwe werk aanlokkelijk is, zal het verder versterken ervan meer simulaties met een hoge resolutie vereisen en, cruciaal, toekomstige missies die meer monsters van de maan zelf verzamelen.
Wat wetenschappers ook vinden, het verhaal van de vorming van de maan heeft verstrekkende implicaties. Zijn het lot is nauw verbonden met dat van de aarde, van getijden tot platentektoniek en de opkomst en evolutie van het leven zelf. Als we ontdekken dat onze maan een uitbijter is - zoals het lijkt in ons zonnestelsel, tenminste - is de kans misschien kleiner dat leven ontstaat en de lange afstand elders overleeft. We weten het gewoon nog niet.
Daarom is het belangrijk om simulaties zoals deze te bouwen en te bestuderen.
"Hoe meer we leren over hoe de maan is ontstaan, hoe meer we ontdekken over de evolutie van onze eigen aarde", zegt Vincent Eke, een onderzoeker aan de Durham University en een co-auteur van de krant, in een verklaring. "Hun geschiedenis is met elkaar verweven - en kan worden herhaald in de verhalen van andere planeten die zijn veranderd door vergelijkbare of zeer verschillende botsingen."
Krediet van het beeld: NASA Ames Research Center
