De maan roest, zo blijkt uit metingen van een Indiase maanmissie. Hoewel al lang bekend is dat de maan ijzer bevat, is het een raadsel hoe een deel hiervan heeft kunnen oxideren. De maan bezit immers geen zuurstofhoudende atmosfeer. Is het mogelijk dat de benodigde zuurstof afkomstig is uit de dampkring van de aarde?
Dat hemellichamen kunnen roesten, is op zichzelf geen verrassing. Zo dankt Mars zijn befaamde oranje-rode kleur aan ijzer, aanwezig aan het oppervlak, dat reageert met zuurstof uit de atmosfeer tot ijzeroxide – oftewel roest. Het ontbreekt de maan echter aan een atmosfeer, en daarmee aan beschikbare zuurstof. Bovendien mist de maan bescherming tegen het bombardement van waterstofdeeltjes uit de zonnewind, die oxidatieprocessen tegenwerkt. De maan roest dus niet, zo zou je verwachten.
Gaan we buitenaards leven ontdekken op ijsmanen?
De ruimtevaartorganisaties NASA en ESA spenderen momenteel miljarden aan missies naar de ijsmanen rond de planeten Jupiter en Saturnus.
Deze gedachte moet nu echter bijgesteld worden. Onderzoekers van de Universiteit van Hawaii ontdekten de aanwezigheid van het mineraal hematiet – een vorm van ijzeroxide – op het maanoppervlak. Het team maakte hierbij gebruik van data van NASA’s Moon Mineralogy Mapper. Dit instrument deed in 2008 aan boord van de Indiase maansonde Chandrayaan-1 metingen aan het maanoppervlak.
Eigenaardig patroon
Eerdere metingen, waaronder grondmonsters meegenomen door de Apollo-missies, leverden geen overtuigend bewijs voor ijzeroxidatie. De nieuwe vondst is dan ook interessant, zo stelt planetoloog Wim van Westrenen van de Vrije Universiteit Amsterdam, die niet betrokken was bij het onderzoek. ‘Het is niet eenvoudig om deze informatie uit de beschikbare gegevens te peuren. Anders was deze ontdekking wel eerder gedaan, want deze data zijn al vele jaren beschikbaar.’
Een andere reden dat het roest niet eerder werd ontdekt, is dat het alleen op specifieke plekken blijkt voor te komen. De ijzeroxide bevindt zich voornamelijk rond de poolgebieden van de maan, terwijl bij eerdere studies vooral werd gezocht op lagere breedtegraden. Deze verdeling van roest hangt mogelijk samen met het gegeven dat dichter bij de polen een kleinere hoeveelheid van de schadelijke zonnewind binnenkomt.
Dit is echter niet het enige opmerkelijke patroon in de verspreiding van de roest over het maanoppervlak. Aan de voorkant van de maan – de zijde die altijd naar de aarde gericht is – blijkt namelijk aanzienlijk meer hematiet bij de polen voor te komen dan aan de achterzijde. ‘Dit suggereert dat het oxidatieproces gerelateerd is aan de aarde’, zegt sterrenkundige Shuai Li, die het onderzoek leidde.
Aardse wind
De Japanse maanmissie Kaguya toonde eerder al aan dat zuurstof uit de hoge atmosfeer van de aarde op de maan terecht kan komen. Dit gebeurt wanneer de maan door de magnetosfeer van de aarde beweegt, wat eens per maand voorkomt, tijdens volle maan. Op dat moment blaast een ‘aardse wind’ de zuurstof richting de maan, terwijl het vernietigende waterstof uit de zonnewind juist grotendeels geblokkeerd wordt.
‘Onze hypothese is dat hematiet op de maan gevormd is doordat het ijzer op het maanoppervlak op deze manier miljarden jaren is blootgesteld aan zuurstof’, aldus Li. Van Westrenen kan zich vinden in dat idee. ‘Het is een leuke verklaring. Het feit dat zuurstofatomen een weg vinden van de aarde naar de maan, wisten we al een paar jaar. Maar dat dit proces kan leiden tot de vorming van roest, is redelijk spectaculair.’
Donkere kant
Toch kan dit niet de volledige verklaring zijn. Op de achterzijde van de maan is eveneens ijzeroxide gevonden, zij het in lagere concentraties. Dit wijst erop dat vermoedelijk ook andere mechanismen een rol spelen in de vorming van roest op de maan. Opvallend hierbij is dat vooral hematiet gevonden is in omgevingen waarvan eerder is vastgesteld dat er veel waterijs voorkomt.
Volgens Li speelt water, samen met stofdeeltjes die vanuit de ruimte op de maan botsen, waarschijnlijk ook een cruciale rol bij de oxidatieprocessen. Samen kunnen ze op meerdere manieren roest vormen. Zo kan er water vrijkomen door de hitte die bij de botsing van stofdeeltjes op het maanoppervlak ontstaat. Hierbij kan de in het water opgeloste zuurstof mogelijk lokaal gebruikt worden voor het oxidatieproces, waardoor er geen toevoer van zuurstof van de aarde nodig is.
Het begrijpen van oxidatieprocessen op de achterzijde van de maan – die geen ‘last’ hebben van aardse zuurstof – is daarmee minstens zo interessant als die aan de voorkant. Dat kan inzicht verschaffen in de vorming van roest op andere atmosfeerloze hemellichamen, zoals asteroïden, die buiten de invloed van de aarde liggen.
Maanstenen rapen
Bijkomend voordeel is dat de hypothese van de ‘aardse’ roest op de maan snel getest kan worden. Zo heeft NASA plannen om binnen enkele jaren weer astronauten naar de maan te sturen met de Artemis-missie. Die zouden maanstenen van de poolgebieden mee terug kunnen nemen voor nader onderzoek. Van Westrenen: ‘Bij de maan kan dit veel sneller gebeuren dan bij andere hemellichamen. Je kunt met redelijke zekerheid zeggen dat we binnen vijf tot tien jaar een antwoord vinden.’
