Bijna 50 jaar geleden dat de mens voor het eerst op de maan liep, het menselijk ras gaat opnieuw vooruit met pogingen om op de satelliet van de aarde te landen. Dit jaar alleen China heeft een robot ruimtevaartuig op de andere kant van de maan geland, terwijl India dicht bij de landing van een maanvoertuig staat, en Israël zet zijn missie voort om aan de oppervlakte te komen, ondanks de crash van zijn recente onderneming. NASA heeft ondertussen aangekondigd dat het tegen 2024 astronauten naar de zuidpool van de maan wil sturen.

Maar terwijl deze missies onze kennis van de maan proberen te vergroten, we zijn nog bezig met het beantwoorden van een fundamentele vraag erover:hoe is het terechtgekomen waar het nu is?

Op 21 juli, 1969, de Apollo 11-bemanning installeerde de eerste set spiegels om lasers vanaf de aarde op de maan te reflecteren. De daaropvolgende experimenten die met deze arrays zijn uitgevoerd, hebben wetenschappers de afgelopen 50 jaar geholpen om de afstand tussen de aarde en de maan te bepalen. We weten nu dat de baan van de maan met 3,8 cm per jaar groter wordt - hij beweegt van de aarde weg.

deze afstand, en het gebruik van maanstenen om de vorming van de maan te dateren tot 4,51 miljard jaar geleden, vormen de basis voor de gigantische impacthypothese (de theorie dat de maan werd gevormd uit puin na een botsing in het begin van de geschiedenis van de aarde). Maar als we aannemen dat de maanrecessie altijd 3,8 cm/jaar is geweest, we moeten 13 miljard jaar teruggaan om een ​​tijd te vinden waarin de aarde en de maan dicht bij elkaar stonden (voor de vorming van de maan). Dit is veel te lang geleden - maar de mismatch is niet verrassend, en het zou kunnen worden verklaard door de oude continenten en getijden van de wereld.

Getijden en recessie

De afstand tot de maan kan worden gekoppeld aan de geschiedenis van de continentale configuraties van de aarde. Het verlies van getijdenenergie (door wrijving tussen de bewegende oceaan en de zeebodem) vertraagt ​​de rotatie van de planeet, die de maan dwingt om ervan weg te gaan - de maan trekt zich terug. De getijden worden grotendeels bepaald door de vorm en grootte van de oceaanbekkens van de aarde. Als de tektonische platen van de aarde bewegen, de oceaangeometrie verandert, en dat geldt ook voor het getij. Dit beïnvloedt de terugtrekking van de maan, dus het lijkt kleiner aan de hemel.

Dit betekent dat als we weten hoe de aardplaten van positie zijn veranderd, we kunnen achterhalen waar de maan zich op een bepaald moment in de tijd bevond ten opzichte van onze planeet.

We weten dat de sterkte van het getij (en dus het tempo van de recessie) ook afhangt van de afstand tussen de aarde en de maan. We kunnen dus aannemen dat de getijden sterker waren toen de maan jong was en dichter bij de planeet. Toen de maan vroeg in haar geschiedenis snel achteruitging, de getijden zullen zwakker zijn geworden en de recessie langzamer.

De gedetailleerde wiskunde die deze evolutie beschrijft, werd voor het eerst ontwikkeld door George Darwin, zoon van de grote Charles Darwin, in 1880. Maar zijn formule levert het tegenovergestelde probleem op als we onze moderne cijfers invoeren. Het voorspelt dat de aarde en de maan slechts 1,5 miljard jaar geleden dicht bij elkaar stonden. De formule van Darwin kan alleen in overeenstemming worden gebracht met moderne schattingen van de leeftijd en afstand van de maan als de typische recente recessiesnelheid wordt teruggebracht tot ongeveer één centimeter per jaar.

De implicatie is dat de getijden van vandaag abnormaal groot moeten zijn, waardoor het recessiepercentage van 3,8 cm ontstaat. De reden voor deze grote getijden is dat de huidige Noord-Atlantische Oceaan precies de juiste breedte en diepte heeft om in resonantie te zijn met het getij, dus de natuurlijke oscillatieperiode ligt dicht bij die van het getij, waardoor ze erg groot kunnen worden. Dit lijkt veel op een kind op een schommel dat hoger komt als het met de juiste timing wordt geduwd.

Maar ga terug in de tijd - een paar miljoen jaar is genoeg - en de Noord-Atlantische Oceaan is zo verschillend van vorm dat deze resonantie verdwijnt, en dus zal de recessie van de maan langzamer zijn geweest. Terwijl platentektoniek de continenten verplaatste, en toen de vertraging van de rotatie van de aarde de lengte van dagen en de periode van getijden veranderde, de planeet zou in en uit soortgelijke sterke getijdenstaten zijn geglipt. Maar we kennen de details van de getijden niet over lange tijdsperioden en, als resultaat, we kunnen niet zeggen waar de maan in het verre verleden was.

sediment oplossing

Een veelbelovende aanpak om dit op te lossen is om Milankovitch-cycli te detecteren op basis van fysieke en chemische veranderingen in oude sedimenten. Deze cycli komen tot stand door variaties in de vorm en oriëntatie van de baan van de aarde, en variaties in de oriëntatie van de aardas. Deze produceerden klimaatcycli, zoals de ijstijden van de laatste paar miljoen jaar.

De meeste Milankovitch-cycli veranderen hun perioden niet in de loop van de geschiedenis van de aarde, maar sommige worden beïnvloed door de snelheid van de rotatie van de aarde en de afstand tot de maan. Als we die specifieke perioden kunnen detecteren en kwantificeren, we kunnen ze gebruiken om de daglengte en de afstand aarde-maan te schatten op het moment dat de sedimenten werden afgezet. Tot dusver, dit is slechts voor een enkel punt in het verre verleden geprobeerd. Sedimenten uit China suggereren dat 1,4 miljard jaar geleden de afstand aarde-maan 341 was, 000 km (de huidige afstand is 384, 000km).

Nu willen we deze berekeningen herhalen voor sedimenten op honderden locaties die in verschillende tijdsperioden zijn vastgelegd. Dit zal zorgen voor een robuust en bijna continu record van maanrecessie in de afgelopen paar miljard jaar, en ons een beter beeld te geven van hoe de getijden in het verleden zijn veranderd. Samen, deze onderling gerelateerde onderzoeken zullen een consistent beeld opleveren van hoe het aarde-maansysteem zich in de loop van de tijd heeft ontwikkeld.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.