Uit een analyse van kristallen die Apollo-astronauten in 1972 van de maan meebrachten, blijkt dat de satelliet 40 miljoen jaar ouder is dan geschat, minstens 4,46 miljard jaar.
Meer dan 4 miljard jaar geleden, toen het zonnestelsel nog jong was en de aarde nog groeide, stortte een enorm object ter grootte van Mars in op de aarde. Het grotere brok dat van de vroege Aarde afbrak, vormde onze maan. Maar wanneer dit precies gebeurde, blijft een mysterie.
“Deze kristallen zijn de oudst bekende vaste stoffen die gevormd zijn na de gigantische inslag. En zoals we weten dient de leeftijd van deze kristallen als anker voor de maankronologie,” aldus Philipp Heck, conservator meteorieten in het Field Museum, professor aan de Universiteit van Chicago en hoofdauteur van het onderzoek dat is gepubliceerd in het tijdschrift Geochemical Perspectives Letters.
Het maanstofmonster dat in het onderzoek werd gebruikt, werd meegenomen door astronauten van de Apollo 17, de laatste bemande missie naar de maan in 1972. Dit stof bevat minuscule kristallen die miljarden jaren geleden zijn gevormd. Deze kristallen geven aan wanneer de maan moet zijn gevormd. Toen het object ter grootte van Mars op de aarde botste en de maan vormde, smolt de energie van de inslag het gesteente dat uiteindelijk het maanoppervlak vormde.
“Wanneer het oppervlak op deze manier smolt, konden er zich geen zirkoonkristallen vormen of overleven. Daarom moeten de kristallen zich op het maanoppervlak hebben gevormd nadat deze oceaan van maanmagma was afgekoeld,” aldus Heck. “Anders zouden ze zijn gesmolten en zouden hun chemische kenmerken zijn uitgewist”.
Omdat de kristallen gevormd moeten zijn nadat de magma-oceaan was afgekoeld, zou het bepalen van de leeftijd van de zirkoonkristallen de mogelijke minimumleeftijd van de maan onthullen. Een eerdere studie van co-auteur Bidong Zhang suggereerde deze leeftijd, maar deze nieuwste studie markeert het eerste gebruik van een analytische methode genaamd atomaire sondetomografie om de leeftijd van dit oudst bekende maankristal te “bepalen”.
“Bij atomaire sondetomografie slijpen we eerst een stukje van het maanmonster met een gefocusseerde ionenbundelmicroscoop tot een zeer scherpe punt, bijna zoals een mooie puntenslijper,” zegt co-auteur Jennika Greer van de Universiteit van Glasgow. “Vervolgens gebruiken we ultraviolette lasers om atomen van het oppervlak van deze punt te verdampen. De atomen gaan door een massaspectrometer en de snelheid waarmee ze bewegen vertelt ons hoe zwaar ze zijn, wat ons weer vertelt waar ze van gemaakt zijn.” Deze atoom-voor-atoom analyse, uitgevoerd met instrumenten van de Northwestern University, liet zien hoeveel atomen in de zirkoonkristallen radioactief verval hadden ondergaan.
Wanneer een atoom een onstabiele configuratie van protonen en neutronen in zijn kern heeft, vervalt het, verliest het een aantal van die protonen en neutronen en verandert het in andere elementen. Uranium vervalt bijvoorbeeld in lood.
Wetenschappers hebben uitgezocht hoe lang dit proces duurt en kunnen zien hoe oud een monster is door te kijken naar de verhouding tussen de verschillende uranium- en loodatomen (isotopen genoemd). “Radiometrische datering werkt een beetje als een zandloper,” zegt Heck. “In een zandloper stroomt zand van de ene glazen bol naar de andere en het verstrijken van de tijd wordt aangegeven door de opeenhoping van zand in de onderste glazen bol.
Radiometrische datering werkt op een vergelijkbare manier en telt het aantal moederatomen en het aantal dochteratomen dat ze hebben getransformeerd. “Het tijdsverloop kan worden berekend omdat de omzettingssnelheid bekend is.
De verhouding van loodisotopen die de onderzoekers hebben gevonden, suggereert dat het monster ongeveer 4,46 miljard jaar oud is. De maan moet dus minstens zo oud zijn. “Het is verbazingwekkend dat we kunnen bewijzen dat het gesteente dat je vasthoudt het oudste deel van de maan is dat we tot nu toe hebben gevonden. Het is een ankerpunt voor zoveel vragen over de aarde. Als je weet hoe oud iets is, kun je beter begrijpen wat er in de loop van de geschiedenis mee is gebeurd,” zegt Greer. Het is belangrijk om te weten wanneer de maan is gevormd, zegt Heck, want “de maan is een belangrijke partner in ons planetenstelsel: ze stabiliseert de draaias van de aarde, ze is de reden dat de dag 24 uur lang is en ze is de reden dat er getijden zijn. Zonder de maan zou het leven op aarde er anders uitzien. Het is een deel van ons natuurlijke systeem dat we beter willen begrijpen, en onze studie biedt een klein stukje van de puzzel in dit grotere plaatje.
Bron: Agentschappen
