Een explosieve Maan-hypothese

Het klinkt misschien als een verrassing, maar de wetenschap weet nog niet precies hoe onze eigen Maan is ontstaan.

De bestaande modellen gaan uit van een botsing tussen de jonge Aarde en een planeet ter grootte van Mars. Die modellen kunnen heel goed de huidige beweging (baan, rotatie) van het Aarde-Maan systeem verklaren. Maar ze hebben geen verklaring voor het feit dat de samenstelling van de Maan zo lijkt op die van de Aarde.

En dus hebben we nieuwe modellen nodig, zegt Rob de Meijer, emeritus hoogleraar Nucleaire Geofysica van de RUG. In een artikel dat op 8 mei verscheen in het tijdschrift Chemical Geology betoogt De Meijer, samen met zijn collega’s Wim van Westrenen (VU) en Vladimir Anisichkin (Russische Academie van Wetenschappen), dat de Maan uit de Aarde is ontstaan door een nucleaire explosie in het binnenste van onze planeet.

‘Modellen die uitgaan van een botsing voorspellen dat 80 procent van de Maan afkomstig is van de onbekende planeet en slechts 20 procent van de Aarde’, legt De Meijer uit. Maar de maanstenen die de Apollo missies meebrachten spreken dit tegen. Hun samenstelling lijkt sterk op die van gesteenten waaruit de mantel van de Aarde is gemaakt.

Kan het dan niet zo zijn dat de onbekende planeet gewoon sterk op de Aarde leek? Nee, dat is onwaarschijnlijk, denkt De Meijer. Modellen die planeetvorming beschrijven sluiten het ontstaan van planeten met een nagenoeg identieke samenstelling uit.

Dus wat kan er dan gebeurd zijn? Voor hun antwoord grijpen De Meijer en Van Westrenen terug op een idee dat ze eerder hebben gebruikt: het bestaan van natuurlijke kernreactoren diep in de Aarde. Wanneer de concentratie uranium een kritieke waarde overschrijdt, kan kernsplijting plaatsvinden.

Er is bewijs dat natuurlijke thermische kernsplijtingreactor in het verleden actief zijn geweest op of nabij het aardoppervlak, bijvoorbeeld in Gabon. De Meijer denkt dat natuurlijke (snelle kweek) reactoren ook aanwezig kunnen zijn in het binnenste van de Aarde, op de grens van mantel en kern.

Als dat inderdaad zo is, kan een exploderende natuurlijke kernreactor dan een deel van de Aarde de ruimte in hebben geblazen, waarna de brokstukken de Maan vormden? ‘Iets dergelijks is voorgesteld door George Darwin, aan het eind van de negentiende eeuw’, vertelt De Meijer.

Darwin (de tweede zoon van Charles Darwin) meende dat veel snellere rotatie van de jonge Aarde, gecombineerd met de getijdekrachten die de zon uitoefende op de nog redelijk vloeibare planeet, voldoende was om de Maan te laten afsplitsen. Maar latere berekeningen lieten zien dat de rotatiesnelheid dan vele malen hoger moet zijn geweest dan aannemelijk is.

Maar wat als de oorzaak niet de trekkracht van de zon was, maar een nucleaire duw van binnenuit? Hier verschijnt Vladimir Anisichkin op het toneel. Hij rekende tijdens de Koude Oorlog aan de schokgolf die een waterstofbom veroorzaakt. En hij kon laten zien dat een exploderende natuurlijke kernreactor een schokgolf kan veroorzaken die voldoende krachtig is om een stuk Aarde weg te blazen.

Dat lukt bovendien bij een rotatiesnelheid van 5,8 uur per omwenteling voor de proto-Aarde, wat past bij de huidige eigenschappen van het Aarde-Maan systeem. Een kernexplosie op de rand van de kern en de mantel zou een flink stuk Aarde het heelal in blazen, waar de brokstukken dan uiteindelijk de Maan hebben gevormd.

In het artikel in Chemical Geology brengen De Meijer en zijn medeauteurs het verhaal met enig voorbehoud. Maar ze doen ook voorstellen om hun explosieve hypothese te toetsen. De Meijer: ‘De kernreactie zou de verhouding tussen de isotopen Helium-3/Helium-4 beïnvloeden. Een overmaat Helium-3 op de Maan zou ons model ondersteunen.’

Een probleem is dat Helium-3 op het Maan-oppervlak ook ontstaat door inwerking van de straling van de zon. ‘Daarom hebben we monsters nodig van ongeveer tien meter diepte.’ Die zijn nu niet beschikbaar. ‘Maar toekomstige Maanmissies kunnen uitsluitsel brengen.’

En het is natuurlijk nog nodig om het bestaan van natuurlijke kernsplijtingsreactoren in het binnenste van de aarde aan te tonen. ‘Samen met de TU Delft willen we computersimulaties gaan maken van de werking van zo’n reactor. We zoeken daar nog een student voor, misschien wel een vanuit Groningen.’ Verder werkt De Meijer aan de ontwikkeling van een detector voor de anti-neutrino’s die een natuurlijke kernreactor uitzendt.

Bijna acht jaar nadat in Groningen met pensioen ging (sindsdien is hij overigens verbonden aan de Western Cape University in Zuid Afrika) zijn er nog genoeg onderzoeksprojecten om De Meijer bezig te houden. Niet dat hij verder geen interesses heeft: ‘Het idee voor dit artikel viel mij in tijdens het wieden van onkruid in de tuin.’

Meer informatie over het werk van Rob de Meijer is te vinden op de site van Stichting EARTH.

Wim van Westrenen is zondag 12 mei te gast in Labyrint radio, 20.00 uur op Radio 1.