De betekenis van de maan voor het leven op aarde

Verschenen in het blad Delta +, oktober 2020, Tijdschrift van de Stichting Teilhard de Chardin, Genootschap tot Convergentie van Wetenschap en Religie
Door Freek van Leeuwen

Dit artikel is een samenvatting van een video van National Geographic.

Inhoud

Inleiding
1. Het ontstaan van de maan door een botsing
2. De scheve aardas en de jaargetijden
3. Het gewelddadige begin van de maan
4. Gesteente van de maan op de aarde
5. Het zoute zeewater als geschikte omgeving voor ontstaan van leven
6. Nog steeds beïnvloedt de maan de aarde

Inleiding
De ontstaansgeschiedenis van de maan is onzeker, maar veel zou erop wijzen dat de maan is voortgekomen uit de brokstukken die ontstonden na de botsing van de nog jonge aarde met een veronderstelde protoplaneet, ongeveer zo groot als Mars, die de naam Theia heeft gekregen (Grieks 'theia': godin; zij was de moeder van de maangodin Selene, uit de Griekse mythologie).
De stenen die van de maan zijn meegenomen, lijken veel op die van de aarde, hoewel ze minder ijzer bevatten, dat al naar de kern was gezakt. Dit kleine verschil is een belangrijke aanwijzing voor het ontstaan van de maan. Er wordt aangenomen dat de maan het gevolg is van een botsing, die 4,5 miljard jaar geleden heeft plaatsgevonden. Rondom de zon draaiden in die tijd veel protoplaneten op een wanordelijke wijze, waardoor veel botsingen voorkwamen. Eén van die planeten was Theia, waarschijnlijk afkomstig uit het buitengebied van het planetenstelsel.
De aanwezigheid van de maan is zeer bevorderlijk geweest voor het ontstaan van levensvormen op aarde.
terug naar de Inhoud

1. Het ontstaan van de maan door een botsing (astrofysicus Dr. Taylor)
De lichtere Theia naderde de zwaardere, langzamer rond de zon draaiende aarde. Theia had een doorsnede van 6400 km, zo groot als Mars en bewoog met een snelheid van 40.000 km/uur. Bij de botsing werden enorme brokstukken uit de nog hete en daardoor weke korst van beide planeten de ruimte ingeslingerd, die maar weinig ijzer bevatten [dat al naar de kern was gezakt]. De ruimte rondom beide planeten raakte vol met kleinere en grotere brokstukken en stenen, waarvan een deel op de aarde terugviel of verder de ruimte in werden geslingerd. Maar zij bleven gevangen in het zwaartekrachtsveld van de aarde en vormden zo een brede ring van roodgloeiend puin om de aarde.
Door hun eigen zwaartekracht begonnen de grotere brokstukken weer samen te klonteren (accretie), waardoor zij steeds groter werden. Op dezelfde wijze waren zo ook de planeten rond de zon ontstaan en later, na de botsing met Theia, ook de maan rond de aarde. Het brokstuk dat het grootst was geworden, veegde uiteindelijk de hele ruimte gevuld met puin weer schoon, koelde af en vormde de maan. De maan was toen ± 27.350 km van de aarde verwijderd en begon zich door zijn omloopsnelheid langzaam van de aarde te verwijderen, wat nog steeds voortgaat met een snelheid van 3,8 cm/jaar.
Volgens computermodellen hebben Theia en de aarde elkaar geschampt. De snelheid die Theia had, is daarbij omgezet in een rotatiekracht in de aardbol. De aarde ging veel sneller draaien dan de zich vormende maan die er omheen draaide. In die begintijd was de draaisnelheid van de aarde 6 uur/omwenteling, vier keer sneller dan nu. In die tijd had de maan een omloopsnelheid van 20 dagen/omloop, nu 29 dagen. De maan draaide langzamer om de aarde dan de aarde om zijn eigen as en een bepaald punt op de aarde haalde de maan a.h.w. steeds in.

De maan verwijdert zich van de aarde
In de begintijd stond de maan 16x dichter bij de aarde dan nu. De aantrekking door de zwaartekracht van de maan was zo groot, dat er op het toen nog weke, vormbare oppervlak van de aarde een bolling ontstond. Die bobbel schoof als een soort getijde door de aardkorst en de massa ervan trok zelf weer aan de maan. Aangezien de aarde sneller draaide, lag die bolling steeds op de maan voor [na de uitharding door afkoeling heeft de aarde daardoor nog steeds een lichte peervorm]. Daardoor trok hij de maan voort, die sneller ging draaien; en een voorwerp dat in een cirkel beweegt, krijgt te maken met een middelpuntvliedende kracht. De maan geraakte daardoor in een spiraalbeweging naar buiten, een reis die miljarden jaren ging duren. De maan draait nu zijn rondes om de aarde in een baan op ±138.400 km afstand van de aarde.
Door die beweging naar buiten werd de maan in het begin blootgesteld aan de vele planetoïden, kometen en ruimtepuin die de aarde naderden, maar door de maan werden opgevangen. De maan maakte daardoor een tijdperk mee waarin die regelmatig door inslaande hemellichamen werd getroffen.
terug naar de Inhoud

2. De scheve aardas en de jaargetijden (astrobiologe Dr. Lynn Rothschild)
In de begintijd was de invloed van de maan op de aarde het de grootst. De botsing van Theia met de aarde was zo krachtig, dat de aardas scheef kwam te staan onder een hoek van gemiddeld 23,5 graad (de obliquiteit genoemd). Dank zij die scheve stand kent de aarde nu de vier jaargetijden: lente, zomer, herfst en winter. Als de aardas rechtop zou zijn blijven staan, dan zouden er geen jaargetijden op aarde zijn geweest. Op elk gebied op aarde zou het 12 uur dag en 12 uur nacht zijn geweest. De polen zouden voortdurend donker en koud zijn geweest, de evenaar voortdurend hel verlicht en heet.

Stabiel klimaat en jaargetijden
De botsing door Theia heeft deze scheefstand veroorzaakt en de maan houdt die nu in stand. De omloop van de maan om de aarde werkt als een gyroscoop, die de ontstane toestand laat voortduren. Zonder de maan zou de aardas in een wanordelijke, tollende beweging blijven, zoals bij Mars het geval is. Daardoor zou het zonlicht dat de aarde bereikt voortdurend anders worden verdeeld en zou het klimaat op aarde steeds worden gestoord; de jaargetijden zouden elkaar niet met vaste regelmaat opvolgen. Maar dank zij de maan is er op aarde een redelijk stabiel klimaat, wat bevorderlijk is voor het ontstaan en voortbestaan van leven. De maan heeft daar een grote invloed op gehad.

De andere planeten in het zonnestelsel hebben dit soort gebeurtenissen niet meegemaakt. Mars heeft twee manen die te klein zijn om stabiliserend te werken. Daardoor wiebelt de planeetas veel meer dan die van de aarde. Dat heeft de mogelijkheid van het ontstaan van leven verminderd.
[Venus en Uranus hebben ook botsingen meegemaakt; daardoor draait Venus nu de andere kant op en wijst de as van Uranus in de richting van de zon.]
terug naar de Inhoud

3. Het gewelddadige begin van de maan (astrofysicus Dr. David Kring)
Het oppervlak van de maan wordt door veel inslagkraters gekenmerkt, wat op een gewelddadig verleden wijst. Het oppervlak telt ruim 300.000 kraters met een doorsnede van 800 m tot 800 km, veroorzaakt door de inslag van meteorieten. De grootste krater is Mare Imbrium met een diameter van 1120 km.
De kraters zijn allemaal in hetzelfde tijdperk ontstaan. Vier miljard jaar geleden lagen Jupiter en Saturnus een tijd lang in elkaars verlengde; maar hun stand veranderde, waardoor planetoïden en ander ruimtepuin ook van baan veranderden en o.a. in de richting van de aarde met zijn maan werden gestuurd. Miljoenen jaren regende het daardoor ruimtepuin op de aarde en vooral op de maan. Deze periode wordt het 'lunaire cataclysme' (maanramp) genoemd. Veel ruimtepuin op weg naar de aarde werd door de maan als het ware opgeveegd.
Door de inslagkracht [Latijn: impactus] smolt het basalt in de korst eronder, dat opwelde en de inslagkrater weer opvulde. Zo ontstonden de 'mares', de lavazeeën op de maan, zoals de Mare Tranquilitatis, waarop de eerste maanlanding plaatsvond.

4. Gesteente van de maan op de aarde (astrofysicus Dr. Guillermo Gonzales)
In die periode was de maan omgeven door opgeworpen puin, waarvan sommige brokken zo'n snelheid hadden, dat ze op de aarde terecht zijn gekomen en ook zijn gevonden. Het omgekeerde gebeurde ook, sommige inslagen op aarde waren zo krachtig dat puin in de ruimte moet zijn gekomen en door de maan werd opgeveegd.
terug naar de Inhoud

5. Het zoute zeewater als geschikte omgeving voor ontstaan van leven (astronoom prof. Neil Comins)
Het eerste miljard jaar van de maan is verwoestend verlopen, het miljard jaar daarna verwijderde de maan zich langzaam van de aarde, wat de omstandigheden op de aarde ingrijpend wijzigde. De zwaartekracht van de maan veroorzaakte torenhoge vloedgolven en een zeer lage eb. De vloedgolven kwamen ver het land op en namen veel mineralen uit gesteenten mee terug de zee in. Daardoor konden in de zee complexe chemische verbindingen ontstaan. Zo bevorderde de invloed van de maan [door eb en vloed] het ontstaan van levensvormen.
In het derde miljard jaar na haar ontstaan, verwijderde de maan zich nog verder van de aarde tot een afstand van 320.000 km. Haar zwaartekracht kreeg minder invloed, maar is nog steeds merkbaar. De maan houdt het water op aarde door de getijden voortdurend in beweging.
Als de maan overkwam, ontstond in de zeeën de vloed, die toentertijd duizend meter hoog kon zijn. De golven kwamen ver het land op en namen van alles mee bij het terugstromen in zee, mineralen en voedingsstoffen die in de zee dooreen werden gemengd: de primordiale oersoep waarin verbindingen konden worden gevormd en weer afgebroken. De reusachtige golven lieten de oceanen vol mineralen stromen en maakten het zeewater zout. In de juiste samenstelling levert dit de mogelijkheid voor het ontstaan van levensvormen.

De oorzaak van het huidige, milde klimaat
De golven speelden nog een andere rol. Door de wind af te remmen, zorgden zij ervoor dat de atmosfeer tot rust kwam. Er kwam een klimaat waarin complex leven de gelegenheid kreeg te gaan groeien.
Drie miljard jaar geleden zag de wereld er heel anders uit. De botsing waardoor de maan ontstond, liet de aarde veel sneller draaien: een etmaal duurde 6 uur. Daardoor ontstonden heftige stormen. De lucht gierde over het land en bleef dat voortdurend doen. Het klimaat op aarde was een grote, heftige orkaan.
[Zoals nu nog op Jupiter en Saturnus het geval is.]
Maar de snelheid waarmee de aarde draaide, werd vertraagd door de remmende invloed van de maan, zodat een etmaal nu 24 uur duurt. Het klimaat werd milder en daardoor konden er complexe moleculen en levensvormen ontstaan en in leven blijven.
De mens heeft zijn bestaan te danken aan de aanwezigheid van de remmende maan. Zonder de maan zou de aarde er anders hebben uitgezien. Onder de invloed van de maan is de aarde ingrijpend veranderd in het voordeel van het leven.
terug naar de Inhoud

6. Nog steeds beïnvloedt de maan de aarde (geoloog Dr. James Berkland)
In de miljarden jaren na haar ontstaan, verwijderde de maan zich steeds verder van de aarde. Nu draait de maan haar rondes van 28 dagen op gemiddeld 400.000 km van de aarde, 15 keer verder weg dan in het begin. Haar invloed vermindert, maar is er nog steeds. Door de zwaartekrachtswerking op beweeglijk gesteente, zoals in vulkanen en in breuklijnen tussen tectonische platen, zou de maan vulkaanuitbarstingen en aardbevingen kunnen veroorzaken. Dat zou vooral het geval kunnen zijn bij nieuwe maan, wanneer de zon en de maan op één lijn staan en hun zwartekrachten elkaar versterken. [Bij nieuwe maan staan zon en maan aan dezelfde kant van de aarde, bij volle maan ieder aan een andere kant.]
Ook speelt een rol dat de baan van de maan rond de aarde een ellips is. Het punt op die ellips het dichtst bij de aarde, heet perigeum, het verst van de aarde apogeum. In het perigeum is de aantrakkingskracht van de maan 20% groter dan in het apogeum. Door die steeds veranderende zwaartekrachtsinwerking blijft de aardkorst nog steeds in beweging, zeker op de zwakke punten, wat de aanzet kan geven voor vulkaanuitbarstingen en aardbevingen.

De maan staat nu zover van de aarde verwijderd, dat de schijnbare grootte van zon en maan aan de hemel even groot zijn. Daardoor kan de maan de zon schijnbaar geheel bedekken: het verschijnsel van een volledige zonsverduistering. In de toekomst zal dit verschijnsel verminderen, totdat er op een bepaalde afstand tot de aarde een evenwichtstoestand zal intreden tussen de middelpuntvliedende kracht en de aantrekkingskracht van de aarde, en de reis van de maan naar de ruimte toe, eindigt.

[Na lezing van dit artikel lijkt het mij redelijk om aan te nemen, dat de aarde en de maan samen een uitzonderlijke dubbelplaneet zijn gaan vormen, wat bevorderlijk was voor het ontstaan van levensvormen op aarde. Freek]

terug naar de tijdschriftartikelen






^