Een anorthosiet - een vulkanisch stollingsgesteente - die door de Apollo-astronauten is meegebracht van de maan. Copyright 2019 The Associated Press. All rights reserved.

Maanrotsen kunnen helpen om vulkaanuitbarstingen op aarde beter te voorspellen

Vijftig jaar nadat de eerste mens voet op de maan gezet heeft, blijven de maanrotsen van het Apollo-programma de wetenschap diensten bewijzen. Veel van wat we over de maan weten, weten we dankzij de maanrotsen en ook voor andere vakgebieden kunnen ze zeer nuttig zijn. Zo loopt er nu een internationaal onderzoek van vulkanische maanrotsen, dat de wetenschappers moet toelaten om vulkanische uitbarstingen op aarde en hun tijdsschaal beter te doorgronden, en zelfs uitbarstingen nauwkeuriger te voorspellen.

In de studie onderzoeken geleerden in Tenerife, de Verenigde Staten en het Verenigd Koninkrijk fragmenten van maanrotsen uit basalt. Die lijken op het grootste deel van de aardse vulkanische rotsen, en het zijn overblijfselen van het vulkanische verleden van de maan. Studies hebben aanwijzingen gevonden dat de laatste vulkanische uitbarstingen op de maan zo'n 2 tot 1,5 miljard jaar geleden hebben plaatsgevonden. 

Wetenschappers vergelijken monsters van de maan, Mars en de asteroïde Vesta om na te gaan hoe rotsen gevormd worden onder verschillende omstandigheden op het gebied van zwaartekracht. Ze willen vooral weten welke invloed de zwaartekracht gehad heeft op het magma in rotsachtige hemellichamen miljarden jaren geleden.

"Momenteel zitten we in de vulkanologie met een ontkoppeling, een scheiding, waarbij we wel kunnen nagaan wat er zich momenteel in een vulkaan afspeelt, maar waarbij het erg moeilijk is om de toekomst te zien omdat we geen verwijzingen hebben naar het verleden", zei vulkanoloog Matt Pankhurst aan het persagentschap Reuters. Pankhurst werkt bij het Instituto Volcanológico de Canarias (INVOLCAN) op Tenerife en is de leider van het onderzoeksteam.

"We bekijken maanrotsen omdat die heel speciaal zijn. Ze zijn immers gevormd in een omgeving met een lagere zwaartekracht, en dat verandert hoe de kristallen en de gesmolten massa met elkaar omgaan terwijl ze gevormd worden. Studies zoals de huidige geven ons een basislijn om processen te begrijpen die plaatsvinden op aarde, in de zwaartekracht van de aarde", zo zei hij. 

"Door de dynamiek van magma's uit het verleden te weten te komen, willen we een bibliotheek opbouwen van wat er gebeurt voor een uitbarsting, wat ons ondersteuning zal bieden bij het maken van nauwkeuriger voorspellingen van toekomstige uitbarstingen", zo zei Pankhurst op de website van Diamond Light Source.

Verschillende maanrotsen in een speciale kast in het Johnson Space Center in Houston. Copyright 2019 The Associated Press. All rights reserved.

18 maanmonsters

Voor de studie heeft de NASA 18 stalen van maanrotsen uitgeleend die normaal achter slot en grendel worden bewaard in het Johnson Space Center in Houston. 

Ryan Zeigler, de curator van de stalen van de Apollo-missies, zei aan Reuters dat de stalen die in de studie gebruikt worden, meegebracht werden door de Apollo 12- en de Apollo 15-missies, en dat ze afkomstig zijn uit een groot gebied op het maanoppervlak.

"Apollo 15 was de eerste missie waar de astronauten een rover hadden, een wagentje, en dus waren ze in staat om een groter gebied te doorkruisen. Zo waren ze in staat om een basalten landschapselement te bezoeken dat een rille genoemd wordt, in essentie een oude ingestorte lavatunnel. Dit komt dus uit een vulkanisch gebied, niet zo verschillend van Hawaï, zo zei Zeigler aan Reuters, terwijl hij een fragment van een maanrots in kunsthars vasthield in het Diamond Light Source instituut nabij Oxford. 

De rille - het kronkelende 'kanaal' onderaan de foto - in het maanoppervlak in de buurt van de Aristarchus-krater die door Apollo 15 bezocht werd. De foto is genomen door de Apollo 15 Mapping Camera. NASA/Public domain

Synchrotron

Curator Zeigler was immers meegereisd met zijn stalen naar Diamond Light Source, de nationale Britse synchrotron waar het onderzoek uitgevoerd werd.

Een synchrotron is een deeltjesversneller waarin elektronen versneld worden tot ze bijna de lichtsnelheid bereiken en licht uitstralen dat 10 miljard keer helderder is dan de zon. De deeltjes worden dan in laboratoria in zogenoemde "beamlines" gestuurd, die wetenschappers toelaten kleine specimens extreem gedetailleerd te onderzoeken met röntgenstralen zonder ze te beschadigen.

Vulkanoloog Pankhurst zei dat de techniek hen toelaat de "individuele geschiedenis van individuele kristallen" in de rotsen te bestuderen. 

"We kijken in het staal, en bekijken het op manieren waarop we het vroeger nooit hebben kunnen zien" zo zei hij.

Het team wil de hypothese testen dat een sleutelmechanisme in het ontstaan en de evolutie van magma, afhankelijk is van de zwaartekacht om de kristallen fysiek te scheiden uit de gesmolten massa waarin ze gevormd worden, en ze in een soort moes aan de onderkant van lichamen uit magma te verzamelen. Dit mechanisme zou niet mogen werken in een omgeving zonder zwaartekracht, maar het zou tot op verschillende hoogtes moeten werken op rotsachtige hemellichamen met een verschillende zwaartekracht.

Als de analyse van de data, die nog moet gebeuren, goed gaat, hoopt het team eventueel zelfs 'triggers' voor een uitbarsting te kunnen identificeren. "Als je wil begrijpen hoe de vulkanen op de aarde gaan uitbarsten en in welke tijdsschaal ze gaan uitbarsten, zal je meer kunnen te weten komen door rotsen van andere planeten te bestuderen", zei Zeigler. 

De studie, die gefinancierd wordt door de Britse regering en de Wellcome Trust, kan ook bijdragen aan onze kennis over de vorming van de maan en de planeten. 

"Begrijpen hoe vulkanisme werkt op andere planeten, helpt ons begrijpen hoe het hele zonnestelsel gevormd werd. Als we dus willen weten hoe we van een enorme bal van stof tot negen planeten die in een baan rond de zon draaien zijn gekomen... dan is dit hoe we dat gaan doen: onderzoeken zoals dit, op rotsen zoals deze", zei Zeigler. (Momenteel stelt men dat ons zonnestelsel acht planeten telt, blijkbaar heeft Zeigler zich nog niet neergelegd bij het feit dat Pluto nu als een dwergplaneet beschouwd wordt...)