Mortelmans Bart
23rd October 2012, 11:45
Botsing met effect
Computersimulaties geven nieuwe draai aan theorieën over ontstaan maan
dinsdag 23 oktober 2012, 03u00Auteur: Van onze redacteur Steven Stroeykens
BRUSSEL - De maan is geboren in een botsing. De zwakke punten in die theorie worden volop weggewerkt.
Het moet een botsing zijn geweest die onze planeet maar ternauwernood overleefde. Vier en een half miljard jaar geleden, toen de aarde nog maar pas gevormd was, knalde een andere planeet er pardoes tegenaan.
De andere planeet, die wetenschappers postuum Theia hebben gedoopt, werd compleet verbrijzeld, en de aarde ook grotendeels. Waarna de brokstukken samensmolten tot één grotere planeet, de aarde zoals wij ze kennen, terwijl een tot in de ruimte geworpen wolk puin samenklonterde tot de maan.
Wetenschappers vermoeden al een tijdje dat de maan ongeveer op die manier ontstaan is. De theorie ontstond in de jaren zeventig, nadat de Apollo-maanexpedities een schat aan informatie over de maan hadden opgeleverd.
Maar het bleek moeilijk om de details van het botsingsscenario helemaal te doen kloppen.
Met de computer kan precies nagebootst worden wat er gebeurt als twee planeten botsen. Er moet gewoon een reeks parameters ingevuld worden, zoals de grootte en de samenstelling van de planeten, snelheid, de draaiing enzovoort, en de computer laat zien wat het resultaat is. Meer dan eens is dat resultaat inderdaad de vorming van een planeet zoals de aarde met een maan die er omheen draait.
Alleen met de samenstelling van de maan wilde het niet zo goed lukken. De maan die in de computersimulaties uit de botsingen tede voorschijn kwam, bestond grotendeels uit materiaal van Theia niet van de aarde. En dan zou je verwachten dat de samenstelling van de maan tamelijk zou verschillen van die van de aarde.
Maar de jongste jaren is duidelijk geworden – onder meer door een grondige bestudering met moderne technieken van de maanstenen van Apollo – dat het maangesteente en aardse stenen eigenlijk een erg gelijkende samenstelling hebben (al zijn ze ook niet helemaal identiek).
Betekende die discrepantie dat er iets mis was met het hele botsingsmodel van het ontstaan van de maan? Moesten we op zoek naar een nieuwe theorie, of kon het botsingsmodel gered worden door een goede keuze van de parameters?
Snel draaiende aarde
Dat laatste is het geval, zo blijkt uit twee studies die deze week in Science staan. Robin Canup van het Southwest Research Institute in Boulder, Colorado, verkrijgt een maan met de juiste samenstelling door aan te nemen dat de botsing er niet een was tussen een grote proto-aarde en een kleinere tweede planeet, maar een botsing onder gelijken, tussen twee ongeveer even grote planeten, en dat met een wat kleinere snelheid.
Matija Cuk en Sarah Stewart van de Harvard-universiteit bekomen op een andere manier een realistische maan: ze nemen aan dat de aarde voor de botsing veel sneller om haar as draaide dan tegenwoordig. In plaats van 24 uur zou een etmaal toen maar enkele uren geduurd hebben.
Bij de botsing wordt er dan meer materiaal van de aarde in de ruimte geslingerd, waardoor de maan uiteindelijk een meer aarde-achtige samenstelling krijgt.
Uit de botsing komt een aarde te voorschijn die nog steeds sneller om haar as wentelt dan de echte aarde, en een maan die sneller rond de aarde draait dan de echte maan. Maar dat hoeft geen bewaar te zijn, omdat Cuk en Stewart een manier hebben gevonden waarop de zwaartekracht van de zon, in combinatie met de getijdenwerking op aarde en maan de snelle draaiing geleidelijk kan bedaren. Ook Canup veronderstelt een dergelijke vertraging onder invloed van de zon. Het eindresultaat is in beide gevallen een aarde en een maan die in alle opzichten goed lijken op de echte.
Heel korte toelichting: Interessant!
Computersimulaties geven nieuwe draai aan theorieën over ontstaan maan
dinsdag 23 oktober 2012, 03u00Auteur: Van onze redacteur Steven Stroeykens
BRUSSEL - De maan is geboren in een botsing. De zwakke punten in die theorie worden volop weggewerkt.
Het moet een botsing zijn geweest die onze planeet maar ternauwernood overleefde. Vier en een half miljard jaar geleden, toen de aarde nog maar pas gevormd was, knalde een andere planeet er pardoes tegenaan.
De andere planeet, die wetenschappers postuum Theia hebben gedoopt, werd compleet verbrijzeld, en de aarde ook grotendeels. Waarna de brokstukken samensmolten tot één grotere planeet, de aarde zoals wij ze kennen, terwijl een tot in de ruimte geworpen wolk puin samenklonterde tot de maan.
Wetenschappers vermoeden al een tijdje dat de maan ongeveer op die manier ontstaan is. De theorie ontstond in de jaren zeventig, nadat de Apollo-maanexpedities een schat aan informatie over de maan hadden opgeleverd.
Maar het bleek moeilijk om de details van het botsingsscenario helemaal te doen kloppen.
Met de computer kan precies nagebootst worden wat er gebeurt als twee planeten botsen. Er moet gewoon een reeks parameters ingevuld worden, zoals de grootte en de samenstelling van de planeten, snelheid, de draaiing enzovoort, en de computer laat zien wat het resultaat is. Meer dan eens is dat resultaat inderdaad de vorming van een planeet zoals de aarde met een maan die er omheen draait.
Alleen met de samenstelling van de maan wilde het niet zo goed lukken. De maan die in de computersimulaties uit de botsingen tede voorschijn kwam, bestond grotendeels uit materiaal van Theia niet van de aarde. En dan zou je verwachten dat de samenstelling van de maan tamelijk zou verschillen van die van de aarde.
Maar de jongste jaren is duidelijk geworden – onder meer door een grondige bestudering met moderne technieken van de maanstenen van Apollo – dat het maangesteente en aardse stenen eigenlijk een erg gelijkende samenstelling hebben (al zijn ze ook niet helemaal identiek).
Betekende die discrepantie dat er iets mis was met het hele botsingsmodel van het ontstaan van de maan? Moesten we op zoek naar een nieuwe theorie, of kon het botsingsmodel gered worden door een goede keuze van de parameters?
Snel draaiende aarde
Dat laatste is het geval, zo blijkt uit twee studies die deze week in Science staan. Robin Canup van het Southwest Research Institute in Boulder, Colorado, verkrijgt een maan met de juiste samenstelling door aan te nemen dat de botsing er niet een was tussen een grote proto-aarde en een kleinere tweede planeet, maar een botsing onder gelijken, tussen twee ongeveer even grote planeten, en dat met een wat kleinere snelheid.
Matija Cuk en Sarah Stewart van de Harvard-universiteit bekomen op een andere manier een realistische maan: ze nemen aan dat de aarde voor de botsing veel sneller om haar as draaide dan tegenwoordig. In plaats van 24 uur zou een etmaal toen maar enkele uren geduurd hebben.
Bij de botsing wordt er dan meer materiaal van de aarde in de ruimte geslingerd, waardoor de maan uiteindelijk een meer aarde-achtige samenstelling krijgt.
Uit de botsing komt een aarde te voorschijn die nog steeds sneller om haar as wentelt dan de echte aarde, en een maan die sneller rond de aarde draait dan de echte maan. Maar dat hoeft geen bewaar te zijn, omdat Cuk en Stewart een manier hebben gevonden waarop de zwaartekracht van de zon, in combinatie met de getijdenwerking op aarde en maan de snelle draaiing geleidelijk kan bedaren. Ook Canup veronderstelt een dergelijke vertraging onder invloed van de zon. Het eindresultaat is in beide gevallen een aarde en een maan die in alle opzichten goed lijken op de echte.
Heel korte toelichting: Interessant!