De maan van de aarde is een ongewoon object in ons zonnestelsel, en nu is er een nieuwe theorie om uit te leggen hoe het is gekomen waar het is, wat een wending geeft aan de huidige "gigantische impact"-theorie. Het werk is op 31 oktober gepubliceerd in het tijdschrift Natuur .

De maan is relatief groot in vergelijking met de planeet waar ze omheen draait, en het is gemaakt van bijna hetzelfde materiaal, minus wat meer vluchtige verbindingen die lang geleden zijn verdampt. Dat maakt het anders dan elk ander groot object in het zonnestelsel, zei Sarah Stewart, hoogleraar aard- en planeetwetenschappen aan de Universiteit van Californië, Davis en senior auteur op het papier.

"Elk ander lichaam in het zonnestelsel heeft een andere chemie, " ze zei.

De leerboektheorie van maanvorming gaat als volgt. Laat in de vorming van het zonnestelsel kwam de fase van de "gigantische impact", toen hete objecten ter grootte van een planeet met elkaar in botsing kwamen. Een object ter grootte van Mars schampte wat de aarde zou worden, het afwerpen van een massa materiaal waaruit de maan condenseerde. Deze impact bepaalde het impulsmoment voor het aarde-maansysteem, en gaf de vroege aarde een dag van vijf uur. over millennia, de maan is van de aarde verwijderd en de rotatie is vertraagd tot onze huidige 24-uursdag.

Wetenschappers hebben dit ontdekt door naar de huidige baan van de maan te kijken, uitwerken hoe snel het impulsmoment van het aarde-maansysteem is overgedragen door de getijdenkrachten tussen de twee lichamen, en achteruit werken.

Maar er zijn een paar problemen met de leerboektheorie. Een daarvan is de verrassend aardachtige compositie van de maan. Een andere is dat als de maan zou condenseren uit een schijf van materiaal dat rond de evenaar van de aarde draait, het zou in een baan boven de evenaar moeten zijn. Maar de huidige baan van de maan is gekanteld van de evenaar, wat betekent dat er wat meer energie in moet zijn gestoken om het te verplaatsen.

Een alternatief om het allemaal uit te leggen

Stewart, haar voormalige postdoctorale fellow Matija Ćuk (nu wetenschapper aan het SETI Institute in Mountain View, Californië), met Douglas Hamilton aan de Universiteit van Maryland en Simon Lock, Harvard universiteit, hebben een alternatief model bedacht.

In 2012, Ćuk en Stewart stelden voor dat een deel van het impulsmoment van het Aarde-Maan-systeem had kunnen worden overgedragen aan het Aarde-Zon-systeem. Dat zorgt voor een meer energetische botsing aan het begin van het proces.

Bij het nieuwe model een botsing met hoge energie liet een massa verdampt en gesmolten materiaal achter waaruit de aarde en de maan zijn gevormd. De aarde draaide met een dag van twee uur, waarvan de as naar de zon wijst.

Omdat de botsing energieker had kunnen zijn dan in de huidige theorie, het materiaal van de aarde en het botslichaam zouden vermengd zijn, en zowel de aarde als de maan zijn gecondenseerd uit hetzelfde materiaal en hebben daarom een ​​vergelijkbare samenstelling.

Omdat het impulsmoment werd verdreven door getijdenkrachten, de Maan verwijderde zich van de Aarde totdat het een punt bereikte dat de "LaPlace-vlakovergang" wordt genoemd, " waar de krachten van de aarde op de maan minder belangrijk werden dan de zwaartekrachten van de zon. Dit zorgde ervoor dat een deel van het impulsmoment van het aarde-maan-systeem werd overgedragen naar het aarde-zon-systeem.

Dit maakte geen groot verschil voor de baan van de aarde om de zon, maar het zette de aarde wel rechtop. Op dit punt, de modellen gebouwd door het team tonen de maan in een hoge hoek om de aarde, of neiging, naar de evenaar.

Over enkele tientallen miljoenen jaren, de maan bleef zich langzaam van de aarde verwijderen totdat hij een tweede overgangspunt bereikte, de Cassini-overgang, op welk punt de helling van de maan - de hoek tussen de baan van de maan en de baan van de aarde om de zon - daalde tot ongeveer vijf graden, de maan min of meer in zijn huidige baan brengen.

De nieuwe theorie verklaart op elegante wijze de baan en samenstelling van de maan op basis van een enkele, enorme impact in het begin, zei Stewart. Er zijn geen extra tussenstappen nodig om de boel een duwtje in de rug te geven.

"Een gigantische impact zet de opeenvolging van gebeurtenissen in gang, " ze zei.