Miljarden jaren lang absorbeert de maan op subtiele wijze deeltjes uit de atmosfeer van de aarde – een proces dat onlangs door nieuw onderzoek is bevestigd. Dit is geen dramatische gebeurtenis, maar een voortdurend ‘kannibalisme’ op een laag niveau, aangedreven door zonnewinden en het magnetische veld van de aarde. De ontdekking daagt eerdere aannames over hoe materialen op het maanoppervlak terechtkwamen uit en heeft aanzienlijke gevolgen voor toekomstige maanmissies.
De puzzel van vluchtige maanstoffen
Sinds de Apollo-missies in de jaren zeventig zijn wetenschappers verbaasd over sporen van vluchtige verbindingen (zoals water, kooldioxide, helium, argon en stikstof) die in de bodem van de maan (regoliet) worden aangetroffen. Aanvankelijk werd aangenomen dat deze materialen werden overgedragen gedurende een periode voordat de aarde haar magnetisch veld ontwikkelde. De heersende theorie suggereerde dat zonnewinden zonder dit beschermende schild vrijelijk atmosferische ionen konden verwijderen en deze op de maan konden afzetten.
Het magnetische veld van de aarde: een onverwachte snelweg
Recente studies hebben dit idee echter omvergeworpen. Onderzoekers combineerden gegevens van Apollo-monsters met computermodellen van de magnetosfeer van de aarde en ontdekten dat de overdracht van atmosferische ionen het grootst is wanneer de maan door de magnetische staart van de aarde gaat – de voortschrijdende uitbreiding van het magnetische veld dat altijd van de zon af wijst. Dit gebeurt maandelijks wanneer de aarde tussen de maan en de zon staat, rond de volle maanfase.
In plaats van de atmosferische ontsnapping te blokkeren, fungeren de magnetische veldlijnen van de aarde als paden, waardoor geladen deeltjes naar de maan worden geleid, waar ze ingebed raken in de regoliet. Dit betekent dat de overdracht waarschijnlijk al aan de gang is sinds de magnetosfeer ongeveer 3,7 miljard jaar geleden ontstond, en nog steeds voortduurt.
Een tijdcapsule in maangrond
Dit verandert de manier waarop we maanmonsters bekijken. Eerder gingen wetenschappers ervan uit dat de regoliet slechts sporen bevatte van de vroegste atmosfeer van de aarde. Nu lijkt het erop dat deze monsters functioneren als een historisch verslag van de atmosferische evolutie en veranderingen in het magnetische veld van onze planeet.
“Door gegevens van deeltjes bewaard in maangrond te combineren met computationele modellering van hoe de zonnewind interageert met de atmosfeer van de aarde, kunnen we de geschiedenis van de atmosfeer van de aarde en haar magnetische veld volgen.”
– Eric Blackman, Universiteit van Rochester
Aankomende missies zoals het Artemis-programma van NASA en de Chinese maaninspanningen zullen nieuwe regolietmonsters verzamelen, die waardevolle gegevens opleveren om hiaten in de geologische tijdlijn van de aarde op te vullen.
Kosmische context: atmosferisch verlies komt vaak voor
De aarde is niet uniek in het verliezen van atmosferische deeltjes. Mercurius vertoont een lange, komeetachtige staart van stof dat van het oppervlak wordt geblazen, en de maan zelf laat een spoor van geablateerde natriumionen los dat de aarde periodiek kruist. Bestuderen hoe de aarde haar atmosfeer verliest aan de maan kan inzicht bieden in soortgelijke processen elders in het zonnestelsel.
Kortom, de absorptie door de maan van de atmosfeer van de aarde is een langdurig, aanhoudend fenomeen dat wordt gemedieerd door het magnetische veld van de aarde. De maanregoliet vertegenwoordigt een uniek archief van de atmosferische en magnetische geschiedenis van onze planeet, waardoor toekomstige maanmissies van cruciaal belang zijn voor het ontrafelen van de details van de evolutie van de aarde.
