De Maan
Johan van Gils
Copernicus 15-1-2015
luna
mond
Onze raadselachtige buurvrouw ay
mensis
De Maan is lang een groot mysterie geweest Wat is dat ? Hoe komt het daar ?
Hoe blijft het hangen ?
De Maan heeft veel invloed op de natuur hier op de Aarde.
Denk maar aan eb en vloed
De aardas wiebelt in de ruimte. De maan houdt dit in de hand zodat wij er geen last van hebben
Een rondje rond de aarde duurt een maand. Tegen de wijzers van de klok in.
Van nieuwe maan naar nieuwe maan
ruimtevaart
De ruimtevaartwedloop in de jaren zestig en zeventig van de vorige eeuw deed de belangstelling voor de Maan toenemen. Gelijk hier mee nemen ook de onderzoeken en de kennis over de Maan toe, om vluchten naar en landingen op de Maan mogelijk te maken.
De Apolloastronauten lieten instrumenten op de Maan achter die gegevens naar de Aarde moesten zenden om die later uit te werken.
laserspiegel
seismometer
Afstand aarde maan
maanbevingen
zonnewindscherm Invloed kosmische straling
De Lunar Reconnaissance Orbiter maakt foto’s van de Maan van ongekende scherpte. Sinds 2009 in een baan om de Maan
Door de opnamen van LRO zijn er nieuwe geologische details van de Maan gevonden zoals Het hoogste punt is 10.700 meter. Hoger dan Mount Everest.
Hellingshoek 3 graden Ontstaan bij de vorming van Aitken Basin.
De foto’s die LRO maakt zijn zo scherp dat er steeds wat nieuws te zien is, zoals dit gat in de maanbodem met een diameter van 120 meter. Het kan een instorting van een oude lavapijp zijn.
Koepelheuvels hebben licht glooiende hellingen met een kratergat in de top, wat doet vermoeden dat ze van oud vulkanische oorsprong zijn.
hoogte 1200 meter voetbreedte 20 km
Een hoogtekaart gemaakt door de LRO
Vanaf de Aarde was de achterkant nooit gezien. In 1959 maakte de Loenik 3 de eerste 18 foto’s en zagen we wat vage beelden van de achterkant.
De astronauten in Apollo 8 zagen als eersten in 1968 de geheimzinnige achterzijde.
Loena 3
Apollo 8
Sovjetgebergte
De voorkant heeft t.o.v de achterkant veel maria
Dat is vreemd moscoviense
Deze maansonde draaide van 1998 tot 1999 rond de Maan en deed metingen aan het verval van uranium en titanium. Hieruit bleek dat het een van de oorzaken was van het verschil in afkoeling,tussen voor en achterkant.
voorkant
achterkant
De voorkant heeft er langer over gedaan om af te koelen dan de achterkant. Door de getijdewerking van de Aarde, bleef de korst aan de voorkant dunner Hierdoor kon aan de voorkant het magma beter aan het oppervlak komen.
Aan de achterkant zat het magma om die reden onder een stevigere korst en kon de inslagkraters niet vullen.
Jupitermaan Io
Er zijn nog meer vragen
Hoe is de Maan ontstaan ? Is de Maan echt een droog hemellichaam ? Is het er gevaarlijker dan gedacht ? Hoe is zij samengesteld ?
De Maan is ingevangen door de Aarde De Maan is uit de aarde geslingerd De Maan is ontstaan uit een kernexplosie
De Maan is gelijk ontstaan met de Aarde De Maan is ontstaan uit een botsing met de protoaarde en een brok ruimtepuin
Dat onze Maan is ingevangen is onwaarschijnlijk, daar is de Maan te groot voor t.o.v de Aarde, die kon zo’n groot zwaartekrachtveld niet opbrengen om de Maan vast te houden.
Een voorbeeld van ingevangen manen zijn Phobos en Deimos bij Mars
George Darwin jr opperde het idee dat de Maan is ontstaan door materiaal dat uit de Aarde is geslingerd. Niet zo’n raar idee als je bedenkt dat de protoaarde in 8 uur rond zijn as draaide.
Dat was nog niet snel genoeg om materiaal uit de Aarde te slingeren, daarvoor moest de Aarde in twee uur rond zijn as draaien. Het hoekmoment was te klein.
Rob de Meyer kernfysicus en Wim van Westrenen geofisicus,vermoeden geofisicus vermoeden dat een kernreactie op grote diepte in de protoaarde, materiaal de ruimte heeft ingeslingerd.
Er zijn wetenschappers die aannemen dat op een diepte van 3000 km in de Aarde kernreactoren te vinden zijn. Daar moet het een keer fout zijn gegaan.
Het is mogelijk dat de Aarde en de Maan 4,5 miljard jaar terug uit dezelfde accretieschijf zijn ontstaan. Tegenstanders zeggen dat de Maan daar te jong voor is en we vinden in het zonnestelsel geen andere voorbeelden van de zustertheorie.
De botsingtheorie wordt als de meest waarschijnlijke theorie aangenomen. Een brok ruimtepuin zo groot als Mars raakt de protoaarde, materiaal van de botsing wordt de ruimte ingeslingerd, waaruit zich later de Maan heeft gevormd
Maar er zijn een paar feiten die dit tegenspreken
Bij zo’n botsing komen er enorme hoge temperaturen vrij,waar alle vluchtige elementen bij moeten verdampen. Het materiaal van de Aarde en de Maan lijken te veel op elkaar. Waar is het materiaal van het ruimtepuin gebleven? Bij de laatste isotopenonderzoeken aan de Maanstenen zijn sporen van vluchtige stoffen gevonden.
Waarom lijken de maanstenen zoveel op de Aardkorst ? Als het object uit een ander deel van het zonnestelsel is gekomen. Mars meteorieten, komeetmaterie zijn ook anders van samenstelling.
Uit het laatste isotopenonderzoek ( 2014) komen verschillende uitslagen naar voren. Zo zou 70 -90% van materiaal van het ruimtepuin zijn,30-10% van de Aarde. Een ander isotopenonderzoek geeft maar 8% ruimtepuin en 82% materie van de Aarde.
De afstand Maan Aarde is niet altijd geweest zoals nu, de Maan heeft ooit op 230.000 km van de Aarde afgestaan. Ze gaat elk jaar 3,5 cm verder van de Aarde vandaan
Al jaren bestaat het vermoeden dat er een vorm van water op de Maan is. Men dacht met de Arecibo radiotelescoop sporen van water op de maanzuidpool gevonden te hebben. Helaas bleken de metingen niet betrouwbaar. Maar het idee dat als er water was, dan moest het te vinden zijn ìn de zuidpoolkraters. Dit werd door enkele wetenschappers serieus genomen. Arecibotelescoop Porto Rico
In 1994 werd Clementine naar de Maan gestuurd met als opdracht nieuwe instrumenten uit te proberen. Door het gebruik van hoogtemetingen met de lasertechniek, was het haast zeker dat er in de zuidpoolkraters waterijs zou kunnen zitten.
Uitgewerkte Clementine metingen
Dagmeting zuidpool
Nachtmeting zuidpool
De LRO had de laatste trap van de draagraket Centaur en de LCROSS sonde meegenomen naar de Maan. De Centaurtrap is ingeslagen in de krater Cabeus op de zuidpool Hier komt nooit zonlicht op de kratervloer. Er kon een vorm van ijs zitten, zodat er na de inslag een pluim van ijskristallen moest ontstaan.
Door de inslag is het materiaal in de vorm van een stofpluim uit de krater gekomen waar de LCROSS doorheen is gevlogen en metingen heeft verricht. Hieruit bleek dat er een vorm van waterijs op de kratervloer ligt.
Pluim na 80 seconden na de inslag .
Opnamen gemaakt door LCROSS
Uit de analyses van de gegevens bleek dat van het opgeworpen materiaal 3 tot 8 % uit waterijs bestaat. De pluim bevat ongeveer 150 kilo waterdamp en ijsgruis
Pluim gefotografeerd door LRO
Met de laserhoogtemeter van de LRO zijn metingen gedaan aan de bodem van Shackletonkrater op de zuidpool. De weerkaatsing van de laser toonde aan dat er een laagje ijskristallen ligt. schaduwzijde lasermeting
Nasa heeft als ideale plek voor een toekomstige basis de Shackletonkrater in gedachten. Er liggen meer ijskristallen dan de eerste metingen aangaven. Het hoogste punt in de omgeving van de krater ligt altijd in het zonlicht en is geschikt voor de energievoorziening.
Shackleton
In de Shackletonkrater is ook in de wanden een vorm van waterijs gevonden
Spectroscopische metingen door de LRO uitgevoerd lieten zien dat op een groot deel van het maanoppervlak een vorm van watermoleculen voorkomt. Door de geringe zwaartekracht en hoge temperatuur van het maanoppervlak is vloeibaar water niet mogelijk.
De geschatte hoeveelheid bedraagt 600 miljoen ton
Nu pas is het te bewijzen dat er in de meegebrachte maanstenen een gasvorm van watermoleculen zit, die niet lijkt op het waterstofatoom op Aarde. Op Aarde is de verhouding 1 deuteriumatoom op 65 waterstofatomen. Op de Maan is het 2 deuteriumatomen.
Maansteen Genesis
Het wijst in de richting van de metingen die gedaan zijn aan de kometen Hal-Bopp Hyakutake en Halley en de meteorieten van Mars.
Er zijn twee theorieën over een vorm van water op de Maan. Het kan afkomstig zijn van kometen of waterstofrijke Chrondieten, die tijdens het grote bombardement 3 miljard jaar geleden op de Maan zijn ingeslagen. Het kan ook een chemische handtekening zijn van de zonnewind, die een verbinding is aangegaan met het regoliet. Hieruit is Hydroxyl ontstaan. Een verbinding tussen protonen uit de zonnewind en zuurstof- en waterstofatomen die in het maanmateriaal zitten.
De toekomstverwachting is dat er robots of mensen op de Maan zullen zijn. Mochten er astronauten naar de Maan gestuurd worden, dan kan het maanmateriaal van groot belang zijn. Er zijn bij de NASA en de ESA proeven aan de gang die moeten aantonen of er van de gevonden watermoleculen zuurstof en waterstof gemaakt kunnen worden. Dat bespaart een enorm geldbedrag om het niet mee te nemen als het op de Maan gemaakt kan worden.
Een astronaut heeft globaal per dag 5 kilogram aan drinken, voedsel en zuurstof nodig,als hij op de Maan werkt. Er kan in de verre toekomst raketbrandstof van het materiaal gemaakt worden.
Om 1 kilogram vracht op de maan te brengen kost nu ongeveer € 20.000. Het loont de moeite om het op de Maan te maken.
Maar toen ?
De eerste satellieten die rond de Maan draaiden vertoonden een afwijking in hun banen. Er moest constant gecorrigeerd worden om de toestellen in hun baan te houden. Het vreemde gedrag deed zich voor boven bepaalde gebieden op de Maan.
Al snel bleek dat de zwaartekracht de boosdoener was. Achterkant rood hoger gebied Grail opnamen NASA
Oorzaak nr. 1: de korst aan de achterkant van de Maan is dikker dan die van de voorkant. Oorzaak nr. 2: overal op de Maan zijn er Mascons, verdikkingen onder de korst, die afwijkingen veroorzaken.
Om in de toekomst beter voorbereid te zijn is de Grailmissie op pad gestuurd om de zwaartekracht van de Maan in kaart te brengen. voorkant
achterkant
De rode gebieden zijn mascons door Grail gemeten
De Grailmissie had als doel om via de zwaartekracht de dikte van de maankorst te meten. Als een van de twee probes over een dikker deel vloog raakte hij wat uit zijn baan, het onderlinge verschil werd gemeten. Aan de hand van die gegevens werd het zwaartekrachtveld en de dikte van de korst bepaald.
proefopname Grailmissie
Meetgegevens Grailmissie Rood = 60 km dik blauw/paars = 1km dik voorkant
achterkant Gemiddelde dikte 34 km
Mascons zijn ontstaan tijdens het grote bombardement 3 miljard jaar geleden. De inslagkraters, nu zeeën, stroomden vol met maanmateriaal wat zich vervolgens op het diepste punt van de krater verzamelde.
Meetgegevens Grail
Deze figuur laat de Mascon zien onder Sinus Iridum aan de hand van de meetgegevens van Grail.
Sinus Iridum
Laatste meting Uit de laatste meetgegevens blijkt dat de Oceanus Procellarum geen inslagkrater is. De vorm van de ondergrondse rand die niet rond is zoals bij de andere kraters,maar vierkant .Dit kan op een van vorm vulkanisme lijken. De deskundige moeten nog meer gegevens checken.
Dat de korst op de achterkant dikker is kan twee oorzaken hebben: 1. de voorkant heeft meer te lijden gehad door de getijdewerking van de Aarde in de periode dat de Maan dichter bij de Aarde stond. 2. de andere oorzaak is wel erg hypotetisch, er waren eens !!!!
Hier gaan de experts ervan uit dat er twee Manen in een baan rond de Aarde hebben gezeten. Een grote, de huidige Maan en een kleiner maantje. De laatstgenoemde is door de getijdenwerking van de Zon en de Aarde uit zijn baan geraakt en in botsing gekomen met de Maan. De klap heeft op een pool van de Maan plaats gevonden, waarbij het materiaal over de achterkant is geslagen.
Twee problemen opgelost:
Een grote Maan. Een dikke achterkant.
De astronauten lieten seismometers achter op de Maan om haar structuur in beeld te brengen. Het blijkt dat er bevingen voorkomen, maar dat er ook veel inslagen op de Maan plaatsvinden.
seismograaf
De metingen moesten het verschil tussen een inslag en een maanbeving aangeven. Plus de opbouw van de Maan Het heeft 40 jaar geduurd voor de gegevens goed geanalyseerd konden worden. Nu is met zekerheid vast te stellen hoe de Maanstructuur is
De Maan heeft geen tectonische platen zoals de Aarde. De vaste binnenkern is veel kleiner dan die van de Aarde . Daaromheen een gesmolten kern, die weer omgeven wordt door een half gesmolten laag. De buitenkant is de afgekoelde korst.
De kern heeft een 0 temperatuur van 1800 C De druk is 150.000 atm
Inslagen komen veel voor op de Maan. Door een Apollolander op de Maan te laten neerstorten had men een ijkpunt van waaruit gemeten kon worden. Er vinden ongeveer 400 inslagen per jaar plaats.
Inslaggevens van de Apollolander
Er zijn 4 types maanbevingen waargenomen. Diepe bevingen op een diepte van 700 km. Trillingen van inslagen door meteoren Temperatuurverschillen na twee weken maannacht Ondiepe bevingen op een diepte van 20 km. Deze zijn het sterkst en houden lang aan vanwege de gesteldheid van de maankorst.
Metingen Apollo seismometers
Al in 1178 zagen de Canterburymonniken een flits op de Maan. Sinds die tijd zijn geregeld filtsen op de Maan waargenomen
Nasa zoekt vanaf 2005 naar de flitsen en heeft er nogal wat gezien en verzameld die via een netwerk van waarnemers. Let op de rode stip
Deze opname is gemaakt op 17 maart 2013. De meteor had een doorsnede van ongeveer 50 cm en een snelheid van 90.000 km per uur. Hij sloeg een krater van ongeveer 80 meter in de maanbodem.
Opnamen NASA
De LRO satelliet fotografeerde ook de inslag
Zonnewind is een stroom geladen deeltjes afkomstig van de Zon die zowel de Aarde als de Maan bereiken. De Aarde heeft een magnetisch veld, de Van Allengordel dat ons beschermt tegen de deeltjes. De Maan heeft die niet, de zonnewind heeft vrij spel op het maanoppervlak.
Van Allengordel
De 4 miljard jaren dat de zonnewind op het maanoppervlak heeft kunnen inwerken zijn niet zonder gevolgen gebleven. Door verwering is het oppervlak verpulverd en is in zeer fijn stof veranderd wat we nu kennen als regolith. Dit stof is zo fijn dat de astronauten er veel last van hadden, het kroop overal in. Let op de structuur !! regolith
Astronauten van Apollovluchten 8-10-15-17 namen aan de maanhorizon, soms een vreemde nevel waar.
Missioncontrole had er geen verklaring voor
Schets van de nevel.
Naar later bleek maakte de maansonde Surveyor 7 al in 1968 foto’s van de gloed die de astronauten zagen. De gloed ontstaat op de grens van de schaduw en het zonlicht en blijft minuten lang zichtbaar.
De Maan heeft geen atmosfeer, er is dus niets dat wind kan veroorzaken en er dus een stofnevel kan laten ontstaan. En toch is hij gezien, en gefotografeerd.
Ontstaat het door de zonnewind, of toch een atmosfeer ?
Suveyer 7 opname
De maanatmosfeer is net zo ijl als de atmosfeer waar ISS zijn rondjes draait. Zo’n ijle atmosfeer wordt ionosfeer genoemd.
atmosfeer
aardatmosfeer
De Ladee sonde is om twee redenen in 2013 naar de Maan gestuurd.
Ga de atmosfeer van de Maan onderzoeken, tenminste als er een atmosfeer is.
De Ladee sonde maakt elke twee uur een rondje Maan, en ziet dus elke twee uur de stofnevel boven de Maan staan. Uit metingen van Ladee blijkt dat de atmosfeer super ijl is. De aardatmosfeer heeft 1 miljard moleculen per kubieke centimeter de Maan 100
Metingen gedaan door de Ladee en LRO laten zien dat de stofzuil tot op enkele kilometers hoog kan opstijgen. In het zonlicht worden de deeltjes elektrisch geladen door het ultraviolete zonlicht en stijgen op. In de schaduwzijde vallen ze terug op de Maan.
Metingen Ladee
Drie miljard jaar geleden is het vulkanisme gestopt op de Maan. Door de aanwezigheid van een vorm van magma zou het echter wel kunnen optreden. De Apollo 16 missie had als één van zijn taken om te kijken of recentelijk vulkanisme op de Maan is voorgekomen.
Nee dus . De dichtheid van het magma is minder dan dat van het omringende gesteente, zodat het niet omhoog kan komen.
Deze opname uit 1962 was het eerste bewijs dat zich een enorme inslagkrater op de achterzijde van de maan bevond. Eén van de grootste in het zonnestelsel Hij kreeg de naam Aitkenbekken en heeft een diameter van 2500 km en een diepte van 13 km De donkere vlek is het bekken
Het zonlicht bereikt de bodem van het basin nooit. De Clementinemissie heeft ook hier ijs waargenomen.
Het zal niet eenvoudig zijn om het ijs te winnen. De temperatuur komt niet hoger dan –220 graden, het is in de krater aardedonker en de bodem is er ruw.
In het basin zit de grootste vindplaats van ijzer en titanium van de Maan. Nog een ander raadsel is of het wel een inslagkrater is. Topografische kaart van de Clemetinesonde. Rood is hoog Paars is laag Elke kleur is een verschil van 500 meter
De inslag kan veroorzaakt zijn door een meteoriet met een lage snelheid en een hoek van minder dan 30 graden. Of is het een oude vulkaan?
LRO opnamen
Helium 3
grondstoffen
Waarom er zoveel aandacht is voor de Maan komt onder andere door de aanwezigheid van Helium 3. Dit zou de energiebron voor de toekomst kunnen zijn. Helium 3 als brandstof voor een kernfusiecentrale.
vindplaatsen
Toch is er een raadsel rond Helium 3 Het is een edelgas en zou door de geringe zwaartekracht snel van de Maan verdwenen zijn. Metingen wijzen uit dat het er ligt.
Uit studies is gebleken dat rond 2040 de energievoorziening een probleem wordt en helium 3 de oplossing kan zijn. Een probleem bij het gebruik van helium 3 is het opwekken van kernfusie. Bovendien moeten de kosten van het winnen en transport opwegen tegen de opbrengst.
Uit opnamen van de Lunar Prospector blijkt dat er nogal wat materiaal op de Maan ligt
ijzervondst
Op deze opname van LRO is te zien waar zich veel en weinig mineralen bevinden.
Copernicus
Blauw veel mineralen
Oranje/bruin weinig
Tycho
Voordelen:
Geen atmosfeer. Geen storing van aardse radiogolven Nadelen: Enorme temperatuur verschillen Duur om te bouwen 1 kilo materiaal kost € 20.000 om op de Maan te krijgen
Een infraroodtelescoop op de zuidpool van de Maan zetten. In een krater waar het zonlicht nooit komt. Koeling niet nodig. De energievoorziening moet dan met zonnepanelen gebeuren die op de Piek van het Eeuwig Licht geplaatst worden. De Zon gaat er nooit onder.
Piek van het eeuwig licht
Infraroodtelescoop
De door de NASA geselecteerde hoogten die geschikt zijn voor de energievoorziening
De International Lunar Observatory Association is een particuliere instelling die serieus bezig is met het plaatsen van een radiotelescoop op de Maan.
Het proefmodel moet een 17 cm schotel worden die rond 2015 op de zuidpool van de Maan moet staan.
Het plan is om een twee meter schotel op de Maan te plaatsen. Ver weg van de Aardse storingen.
Doet de Nederlandse radioastronomie nog een duit in het zakje ?
Astron is Olfar aan het ontwikkelen. Hiermee wil men met behulp van een zwerm satellieten waarnemingen doen vanaf de achterkant van de Maan. DARIS satellite concept 100 km diameter constellation 9 satellites
Haslam et al, 1982
wavefront
swarm Space-based Ultra-long Wavelength Radio Astronomy
18 18
China heeft in december 2013 de Jadr Rabbit op de Maan gezet.
Landingsplaats Sinus Iridium. Rijsnelheid 200 meter per uur. Duur van robotmissie 3 maanden. Duur van landermissie 1 jaar. Rijbereik vanaf lander 10 kilometer. 2
Kan 3 km onderzoeken. In de maannacht staat hij stil.
