De natuurlijke satelliet van de aarde is een zeer ongebruikelijk object voor het zonnestelsel. Onlangs hebben wetenschappers een nieuwe theorie naar voren gebracht waarin wordt uitgelegd hoe de maan is gekomen waar hij nu is, waarbij enkele aanpassingen zijn aangebracht aan de moderne theorie van een gigantische botsing. Hoofdauteur professor Sarah Stewart van de University of California schetste de nieuwe theorie op 31 oktober in een artikel in het tijdschrift Nature.
De maan is relatief groot in vergelijking met de planeet waar hij om draait. Bovendien is het qua chemische samenstelling bijna identiek aan de aarde, met uitzondering van enkele vluchtige verbindingen die in het verre verleden zijn verdampt. Dit is wat de maan onderscheidt van alle andere grote objecten in het zonnestelsel, legt Sarah Stewart uit. Ze benadrukt dat elk ander lichaam in het zonnestelsel een andere chemische samenstelling heeft.
Traditioneel is de theorie van de oorsprong van de maan, die in elk klassiek leerboek kan worden gelezen, als volgt. Aan het einde van de vormingsperiode van het zonnestelsel begon de fase van "gigantische botsing", toen hete objecten ter grootte van een planeet met elkaar in botsing kwamen. Een object ter grootte van Mars raakte een ander object in de ruimte, dat later evolueerde naar planeet Aarde. Tegelijkertijd werd een deel van de substantie de ruimte in gegooid - uit dit stuk werd de maan gevormd. Tijdens de botsing kreeg de aarde een aanzienlijke toename van de rotatiesnelheid, waardoor de planeet in slechts 5 uur tijd één omwenteling om zijn as maakte. In de loop van de millennia bewoog de maan zich van de aarde af en de rotatiesnelheid van de planeet vertraagde, waardoor de dag inmiddels 24 uur begon te duren.
Deze theorie is door wetenschappers afgeleid tijdens waarnemingen van de huidige baan van de maan, de relatie tussen het rotatiemoment van het aarde-maansysteem en de getijdekrachten tussen deze twee objecten.
Deze traditionele theorie is echter niet zonder controverse en open vragen. Een daarvan is de samenstelling van de maan, verrassend vergelijkbaar met de aarde. Een andere is dat als de maan zou zijn gevormd uit materie die rond de evenaar van de aarde draait, zijn baan zou moeten roteren ten opzichte van de evenaar. De huidige baan van de maan is echter vijf graden gekanteld ten opzichte van de evenaar, wat betekent dat een andere energie waarmee deze theorie geen rekening houdt, de beweging van de maan zou moeten beïnvloeden.
Professor Stewart en haar collega's (Mathia Cook van het US SETI Institute, Douglas Hamilton van de University of Maryland en Simon Locke van Harvard University) hebben een alternatief model ontwikkeld dat deze inconsistenties in de traditionele theorie verklaart.
In 2012 stelden Cook en Stewart voor om een deel van het koppel in het aarde-maan-systeem over te brengen naar het aarde-zon-systeem. Dit veroorzaakte in het begin van het planetaire vormingsproces heftigere botsingen.
Volgens het nieuwe model produceerden hoogenergetische botsingen een grote hoeveelheid verdampte en gesmolten materie, waaruit de aarde en de maan werden gevormd. Als resultaat van dit proces draaide de aarde om zijn as met een interval van twee uur en was de rotatieas naar de zon gericht.
Promotie video:
Omdat de botsing energieker zou kunnen zijn dan de conventionele theorie suggereert, hadden het materiaal van de aarde en het object dat ermee in botsing kwam kunnen mengen, en waren de aarde en de maan uit hetzelfde materiaal gevormd, vandaar dat hun chemische samenstelling vergelijkbaar was.
Naarmate de rotatiesnelheid vertraagde als gevolg van getijdekrachten, bewoog de maan zich van de aarde weg totdat hij een punt bereikte dat de "overgang naar het Laplace-vlak" wordt genoemd, toen de kracht van de invloed van de aarde op de maan minder werd dan de zwaartekracht van de zon. Dit leidde ertoe dat een deel van het koppel van het aarde-maan-systeem werd overgebracht naar het aarde-zon-systeem. Dit had geen significante invloed op de baan van de aarde rond de zon, maar draaide de aarde verticaal. Op dit punt, zoals blijkt uit het model gebouwd door het team van professor Stewart, draaide de maan onder een grote hoek om de aarde ten opzichte van de evenaar.
In de loop van enkele tientallen miljoenen jaren bleef de maan langzaam van de aarde af bewegen totdat hij het tweede overgangspunt bereikte, de Cassini-overgang, waarna de hellingshoek van de baan van de maan ten opzichte van de evenaar van de aarde met ongeveer vijf graden veranderde.
De nieuwe theorie verklaart op elegante wijze de orbitale en chemische samenstelling van de maan aan de hand van een enkele gigantische botsing aan het begin. Er waren geen extra tussenstappen nodig om dit proces vooruit te helpen, zegt professor Stewart.
