De Maan

We hebben het altijd over de geologie van de aarde. Maar nu even een buitenaards uitstapje naar een voor ons belangrijk hemellichaam, de maan.

De maan is onze dichtstbijzijnde buur in het zonnestelsel en staat ‘slechts’ 384.400 kilometer bij ons vandaan. Die afstand groeit ieder jaar met zo’n 4 centimeter, de maan komt dus steeds iets verder bij ons vandaan te staan. De maan is onze satelliet en ‘hoort’ als het ware bij de aarde, cirkelt om ons heen. Voor veel mensen en dieren is de maan en belangrijk hemellichaam, dit is ze eeuwenlang geweest en is ze nu nog steeds. Daarom is het wel interessant om eens te kijken naar wat de maan nu precies is. De maan is volgens huidige inzichten ontstaan door wat we de ‘grote inslaghypothese’ noemen. Net na het ontstaan van de aarde sloeg een groot object in op aarde. Dit object wordt soms wel Theia genoemd, in de mythologie de moeder van Selene, de maangodin. Door de impact slingerde er materiaal van de aarde de ruimte in en samen met het materiaal van het object dat insloeg werd de maan gevormd.

De geologie van de maan
De geologische geschiedenis van de maan begint dus net iets later dan die van de aarde. Omdat de maan een hele eigen ontwikkeling heeft doorgemaakt is er ook een aparte geologische tijdsindeling gemaakt voor de maan. Lastig is natuurlijk dat alles wat we weten gebaseerd is op heel weinig informatie. In 1969 landde de eerste bemande ruimtevlucht op de maan en namen de astronauten van de Apollo 11 monsters van stof, gruis en steen mee terug naar de aarde. Ook werden er verschillende meters geplaatst, waaronder seismometers, om geologische activiteit op de maan te kunnen bestuderen. Zo is er tussen 1969 en 1972 zo’n 382 kilo steen meegenomen van de maan door de verschillende Apollo missies. En een goede 3 ons door de Russen. Dat is natuurlijk niet veel om een hele geologische geschiedenis mee te beschrijven. Naast het ‘echte’ materiaal zijn er ook nog allerlei gegevens uit metingen en observaties, zowel van de astronauten die er daadwerkelijk geweest zijn als vanaf de aarde. Maar dan nog zijn er erg weinig gegevens om mee te werken als je het vergelijkt met de gegevens die op aarde gebruikt zijn om de geologie in kaart te brengen. De tijdperken die gelden op de maan zijn dan ook benaderingen. De maan kent ook niet de grote catastrofes of massa-extincties die we op aarde kennen en die hier vaak het einde van een geologisch tijdperk en het begin van een nieuwe betekenden. Veranderingen op de maan verlopen veel geleidelijker.

Het oudste geologische tijdperk van de maan heet het Prenectarium en begint 4,5 miljard jaar geleden. Het allereerste begin van de maan was net als op aarde erg warm. De maan was ook een gloeiende magmabol die langzaam afkoelde. Door de aantrekkingskracht van de aarde en het feit dat de maan toen nog een stuk dichterbij stond was de maan in het begin niet rond maar ellipsvormig omdat de kracht van de aarde aan de maan trok. Langzaam vormt zich een korst, eerst met de zware elementen zoals ijzer en magnesium silicaten, olivijn en pyroxeen. Deze zakken langzaam weg naar de kern en de echte korst vormt zich uit silica, aluminium oxide en veldspaat, in dit geval voornamelijk van anorthosiet en plagioklaas. Daarnaast bestaat een groot deel van het basaltische gesteente op de maan uit iets dat we KREEP noemen. Dit is de naam voor een bepaald vulkanisch gesteente dat alleen op de maan voorkomt. De naam is ontstaan uit de eerste letters van Kalium (K), Rare (R), Earth (E), Elements (E), fosfor/phosphorus (P). Dit gesteente is dus een combinatie van kalium, fosfor en zeldzame aardmetalen die nagenoeg niet op aarde voorkomen maar wel in het heelal. Een gesteente dat we niet op aarde kennen is Armalcoliet, dat is een maangesteente dat is genoemd naar de 3 astronauten van de Apollo 11, Armstrong, Aldrin en Collins.
3,9 miljard jaar geleden begint het Nectarium en het Imbrium begint 3,8 miljard jaar geleden. Het Eratosthenium begint 3,2 miljard jaar gelden en gaat 1,1 miljard jaar geleden over in het Copernicum dat loopt tot aan het heden. Het is voor de wetenschap niet makkelijk om gesteentes toe te wijzen aan een bepaalde periode. Dus hoe oud alle delen van de maan precies zijn is nog niet goed duidelijk.

De maan heeft geen atmosfeer en dampkring. Dat betekent dat er geen weer is op de maan. Er zijn geen wolken, regen en geen wind. Stof waait niet weg, de voetstappen die de eerste mensen op de maan hebben gezet staan er dus nog steeds. Het houdt ook in dat alles wat op de maan inslaat ook echt helemaal inslaat en niet (deels) verbrandt in een dampkring zoals op aarde. Daar komen we bij het punt van erosie op de maan. Hier op aarde vindt de meeste erosie plaats door wind en water. Op de maan dus niet. De erosie die er wel is vindt plaats door inslagen van meteorieten en tektonische activiteit, maanbevingen. De korst van de maan is niet opgedeeld in platen zoals op aarde, het bestaat uit één geheel. Dus echt zware maanbevingen zijn er niet. Toch zijn er wel kleinere bevingen. Die vinden relatief ondiep plaats en hebben een maximale kracht van 5.5 op de schaal van Richter. En de inslagen van meteorieten zorgen natuurlijk ook voor bevingen.

Een andere vorm van erosie komt door de kracht van de zon. Nee, er is geen wind op de maan zoals we die op aarde kennen. Maar er is wel zonnewind. De zon stoot geladen deeltjes uit die het heelal in slingeren. Die komen dan bijvoorbeeld op aarde in de atmosfeer terecht en veroorzaken het welbekende Noorderlicht. Maar de maan heeft geen atmosfeer dus komen die deeltjes op het oppervlak van de maan terecht waar ze een lichte erosie, sputtering noemen we dit, veroorzaken. Die voetstappen die er dus nu nog staan blijven niet eeuwig bestaan. Door deze erosie ligt er over het oppervlak van de maan een laag stof en gruis dat is ontstaan uit verweerd materiaal. Dit noemen we regoliet.

Als je vanaf de aarde naar de volle maan kijkt op een onbewolkte dag zie je de kenmerkende ‘vlekken’ op de maan. Een patroon van lichte en donkere plekken. De lichte plekken zijn de hoger gelegen delen, vaak de ouder gesteentes, en de donkere delen zijn de zogenaamde zeeën, mare (mv maria). Vroeger dacht men dat dit oceanen en zeeën waren, vandaar de naam. Nu weten we dat er geen water op de maan is en dus ook geen zeeën. Deze ‘maria‘ zijn feitelijk inslagkraters van meteorietinslagen die later zijn opgevuld met lava. Ze hebben allemaal hele mooie namen die beginnen met Mare, bijvoorbeeld Mare Nectarium, Mare Imbrium, Mare Nubium en Mare Tranquillitatis, waar de Apollo 11 is geland. De grootste heet niet mare of zee, maar oceaan, Oceanus Procellarum, de oceaan van de stormen. Met een goede 3000 kilometer in doorsnee is dit één van de grootste kraters in ons zonnestelsel. Ook hebben alle gebergtes en bergen op de maan namen. Veel van deze structuren op de maan zijn met een beetje een goede verrekijker te onderscheiden in een heldere vollemaansnacht. Vanaf nu weet je dus waar je naar kijkt!

Maanstenen
Maansteen is bijzonder zeldzaam, en dan hebben we het over echte maansteen, dus niet het mineraal dat we maansteen noemen. Nagenoeg al het materiaal dat is meegebracht door de Apollo missies en een heel klein beetje dat door de Russen is meegebracht in bezit van instituten als universiteiten, musea en onderzoekslaboratoria. Het meeste ligt in Houston, Texas, in het Lyndon B. Johnson Space Centre. In het kader van risicospreiding, mocht er iets mis gaan, ligt er ook een kleine hoeveelheid in een onderzoeksinstituut in New Mexico. Dit gesteente van de maan mag niet zo maar aangeraakt worden door mensenhanden, de mensen die er mee werken moeten altijd speciale handschoenen dragen, ze moeten speciale gereedschappen gebruiken om ze vast te pakken en de stenen worden bewaard in stikstof. 370 Stukjes maansteen zijn door onder andere president Nixon cadeau gedaan aan 135 staatshoofden van landen en de 50 staten van Amerika (iedere staat en staatshoofd kreeg twee stukjes). Deze stukken waren verpakt in een mooie display. Goodwill Moon Rocks werden ze genoemd. De meeste van deze stenen zijn in de loop der jaren zoekgeraakt of gestolen en op de illegale markt aangeboden voor erg veel geld. Van 180 stukken was op zeker moment niet meer bekend waar ze waren. In 1998 is actief ingezet op het terug vinden van de stenen middels een geheime operatie ‘Lunar eclipse’ waarbij undercover agenten in een advertentie maanstenen te koop vroegen. Een paar zijn daardoor teruggevonden. Niet lang daarna is een team studenten aan de slag gegaan om nog meer stenen te achterhalen. Enkele zijn teruggevonden in bijvoorbeeld depots van musea en overheidsgebouwen. Maar de meeste, 160 in totaal, zijn tot op de dag van vandaag vermist. Het vermoeden is dat ze zich bevinden in privé collecties van rijke verzamelaars. De stenen hebben een waarde van enkele miljoenen dollars per stuk. De maansteen van Nederland heeft al eens voor de nodige opschudding gezorgd. Na het overlijden van Willem Drees kocht het Rijksmuseum in Amsterdam uit zijn nalatenschap de Goodwill Moon Rock die hij had gekregen van de Amerikaanse ambassadeur. Maar bij nader onderzoek bleek het niet om een maansteen te gaan, maar om een nagenoeg waardeloos stukje versteend hout. Gelukkig is het echte beetje maanstof en gruis met minuscule steentjes dat Nederland kreeg van de Apollo 11 wel bewaard gebleven. Dit stukje ligt in museum Boerhave in Leiden. Nederland heeft nog een stukje steen gekregen van de Apollo 17 missie. Deze ligt in datzelfde museum. Daarmee is Nederland één van de weinige landen waar de locatie van beide gift-stenen bekend is. In de Space Expo in Noordwijk is ook een stukje Apollo 17 maansteen te zien, maar dit is eigendom van de NASA en in bruikleen door het museum.

Naast deze maansteen die is meegebracht van de maan bestaan er ook maan-meteorieten. Dit zijn stenen die van de maan komen en als meteoriet op aarde zijn neergekomen. Maan-meteorieten zijn erg zeldzaam en vooral ook erg duur. Deze meteorieten zijn waarschijnlijk gesteente van de maan dat de ruimte in is geslingerd na verschillende meteorietinslagen op de maan zelf. De meeste zijn gevonden op Antarctica, in Noord Afrika, Botswana en Oman. In Noord en Zuid Amerika en Europa zijn ze nog nooit gevonden. Door vergelijking van het gesteente dat is meegebracht door de Apollo 11 staat zo goed als zeker vast dat het om gesteente van de maan gaat bij deze meteorieten. Iedere meteoriet krijgt een registratiecode en een nummer. Aangezien alle Antarctica stukjes als onderdeel van wetenschappelijke missies zijn gevonden bevinden deze zich niet in privé collecties. Stukjes van de Sahara (NWA nummers) en Oman zijn af en toe wel te koop. Het gaat dan echt om hele kleine stukjes die veel waard zijn en vooral gekocht worden door echte verzamelaars of als beleggingsobject. De grootste steen is 13,5 kilo en is gevonden in de Kalahari woestijn. De totale hoeveelheid maan-meteoriet gevonden op aarde is momenteel 137 kilo. Meteorieten zijn al zeldzame stenen, maar slechts 1 op de 1200 meteorieten is een maan-meteoriet en meestal gaat het om piepkleine stukjes.

Maar waarom is de maan nu zo belangrijk voor ons op aarde?
Als er geen maan zou zijn zou het er hier op aarde heel anders uitzien. Zo op het eerste oog lijkt de maan fysiek gezien niet zo veel invloed te hebben, maar indirect heeft ze dat we degelijk. Het bekendste effect is natuurlijk de invloed die de maan heeft op de oceanen, de getijdenwerking. Als je hier dieper in duikt merk je dat dit een ontzettend complex iets is waar veel berekeningen en aspecten bepalen wat een getij op een bepaalde plek is. Maar simpel gesteld is de getijdenwerking het trekken van de maan en in mindere mate de zon aan de grote wateroppervlaktes op aarde. De maan en zon hebben beide zwaartekracht, dus aantrekkingskracht. De maan staat alleen veel dichterbij als de zon en heeft dus een veel sterkere invloed. De aantrekkingskracht van de maan op de aarde zorgt er voor dat vloeibare oppervlakken worden aangetrokken en richting de maan bewegen. Dat wil dus zeggen dat twee keer per dag al het water op aarde in een ellipsvorm verdeeld wordt. Het is niet zo dat al het water naar de kant van de maan getrokken wordt, maar daar waar de maan staat ontstaat een ophoping van water en aan de tegenovergestelde kant ook. Daar waar het water naartoe stroomt is het dan vloed, hoogwater en waar het wegstroomt is het eb of laagwater. Tussen eb en vloed zit gemiddeld zo’n 6 uur, het is dus grofweg genomen twee keer per etmaal hoog en twee keer per etmaal laag water. Omdat de baan van de maan steeds iets opschuift verschuift ook iedere dag het tijdstip van hoog en laag water. Door de kleine rol die de zon in dit geheel speelt ontstaat het zogeheten doodtij en springtij. Als de maan en de zon op 1 lijn staan en dus in dezelfde lijn hun aantrekkingskracht uitoefenen wordt er iets harder als normaal getrokken de aarde en het water. Dit zorgt voor een hogere vloed als anders, springtij. Als de zon en de maan in tegengestelde richting werken, dus haaks op elkaar, heffen ze elkaars kracht deels op en is het getijdeverschil kleiner, dit heet doodtij.

Springtij en doodtij vinden twee keer per maand plaats. Springtij met volle maan en nieuwe maan en doodtijd tijdens het eerste en laatste kwartier. Hier in Europa valt springtij net een paar dagen na volle en nieuwe maan omdat de ‘vloedgolf’ enige tijd nodig heeft om ons te bereiken omdat er van alles in de weg ligt, continenten en zo. Daarom loopt de vloed altijd iets achter de baan van de maan aan. De hoogte van het getij is niet altijd gelijk. Het is ook niet altijd te voorspellen omdat bijvoorbeeld harde wind ook invloed heeft op hoe hoog het water komt. En de ruimte die het water heeft. In het Kanaal bijvoorbeeld, tussen Frankrijk en Engeland, maar in mindere mate ook al in België en Nederland, is het verschil tussen hoog en laag water relatief groot. De ligging van het land rondom het Kanaal zorgt voor een soort trechtervorm en daardoor wordt het water meer opgestuwd, dus is er meer verschil tussen hoog en laag water dan bijvoorbeeld aan de Atlantische kust. Maar ook dat valt nog mee, want dat verschil ligt tussen de 4 en 7 meter. Op slechts een paar plekken in Normandië die erg beschut in een baai liggen is het verschil extremer, 10 tot 15 meter. Maar er zijn plekken op aarde waar het verschil wel 18 meter is! De vloed ligt trouwens niet helemaal recht op de lijn met de maan, door de draaiing van de aarde zit hier een kleine afwijking in.

Door de getijdewerking is er wrijving als de aarde ronddraait. Dit zorgt er voor dat de aarde steeds iets langzamer gaat draaien. Onze dag duurt nu 24 uur omdat de aarde in 24 uur eenmaal om haar as is gedraaid. Lang geleden, ver weg in de geologische geschiedenis, duurde een dag korter dan nu omdat de aarde toen sneller draaide. In de loop de miljoenen jaren is de aarde steeds iets langzamer gaan draaien. Wetenschappers hebben berekend dat zonder dit effect van de maan een dag op aarde misschien hooguit 6 uur zou duren. Dit zou betekenen dat de wind veel sterker zouden zijn door die snelle draaiing en dat de zeestromen anders zouden lopen. Getijden zorgen voor beweging in het water en er zijn wetenschappers die van mening zijn dat zonder die getijden het leven op aarde pas later zou zijn ontstaan, of misschien wel helemaal niet. Het feit dat wij hier nu rondlopen hebben we dus misschien wel aan de maan te danken.

Dan is er natuurlijk ook nog het effect van de maan op de mens. Er zijn talloze verhalen over wat de maan met ons als mens doet. Verhalen over mensen die rond volle maan in weerwolven veranderen, mensen die gek worden van de volle maan. Het Engelse woord voor gek of gestoorde is niet voor niets lunatic, van luna, de Latijnse naam voor de maan. Er zouden meer inbraken en moorden gepleegd worden rond volle maan, meer kinderen geboren worden, meer zelfmoorden zijn, meer ongelukken gebeuren, etc. Als je onderzoeken hierover gaat raadplegen kom je grote verschillen tegen. Er zijn onderzoeken die dit staven en onderzoeken die dit tegenspreken. Wel weten de dat de maan invloed heeft op het voortplantingsgedrag van sommige dieren. Feit is dat de maan al eeuwenlang in bijna alle culturen een rol speelt. Er bestaat in bijna iedere cultuur wel een legende over de maan en er zijn talloze maangoden en godinnen. In het Ostara blog staat bijvoorbeeld het verhaal van het konijn en het meisje op de maan. Ook had iedere maan had een naam die paste bij de tijd van het jaar en het effect van die maan. Deze namen verschilden van plek tot plek, maar het laat wel zien dat de maan belangrijk was voor de mens, oude kalenders volgen de maan en niet de zon. Er wordt een klein verschil gemaakt tussen de tijd die de maan nodig heeft om eenmaal om de aarde te draaien, dit noemen we een siderische maand, en de tijd tussen twee nieuwe manen en dus de periode waarin de maan alle fasen doorloopt, dit heet een synodische maand. Een siderische maand duurt 27,3 dagen en een synodische maand 29,5 dagen. Bijna de lengte van onze maand dus. Ieder zonnejaar kent 12 of 13 volle manen. Als er twee volle manen in 1 maand vallen heet de tweede volle maan die maand een Blauwe Maan. Heel soms is er een jaar waarin de maand februari geen volle maan heeft en het dus kan gebeuren dat er twee maanden zijn dat jaar met twee volle manen, twee blauwe manen. Dit gebeurt slechts eens in de ongeveer 20 jaar. 2018 was het laatste jaar dat dit zal plaatsvond. De benaming blauwe maan wordt ook wel eens gegeven aan de derde volle maan in een seizoen met vier volle manen. Oude rituelen vonden plaats rondom de juiste maanstand passend bij dat ritueel en het agrarisch leven volgde de maanstanden als het ging om zaaien en oogsten. De meeste volken kenden maangoden en godinnen. En waarom duurt de cyclus van een vrouw gemiddeld even lang als een maan? Dat de maan belangrijk voor ons als mens is staat wel vast.

We kunnen de achterkant van de maan niet zien. De maan draait net als de aarde om haar as. Voor zo’n rotatie heeft ze 27,3 dagen nodig. Inderdaad, net zo veel als ze nodig heeft om een volle cyclus om de aarde te maken. Daarom draait de maan gelijk met de ronde die ze om de aarde maakt en staat ze alleen ogenschijnlijk stil. De draaiing loopt syncroon aan de cyclus van de maan om ons heen, ze draait haar andere kant als het ware steeds weg van ons. De fasen van de maan noemen we de fasen van de maan ook wel schijngestalten. Wat je ziet is schijn, de maan is er wel, maar wordt deels niet belicht door de positie van de maan ten opzichte van de zon (dus niet door de schaduw van de aarde zoals sommige mensen denken). Dat de rotatie van de maan om de eigen as gelijk is aan die om de aarde noemen we ook wel synchrone rotatie. En daarmee komen we gelijk bij een andere misvatting die onze taal met zich meebrengt. De maan schijnt natuurlijk niet. De maan weerkaatst enkel het licht van de zon dat op de maan valt.
De schijngestalten, of fasen, hebben ook namen. Volle maan is het moment dat de maan volledig te zien is. Wanneer de maan niet verlicht wordt door de zon en voor ons dus niet te zien is noemen we Nieuwe maan. Donkere maan is een onofficiële naam voor de dagen rond nieuwe maan dat je de maan niet ziet. Als de maan van niets naar vol gaat noemen we dit wassende maan. De fase midden tussen nieuw en vol bij wassende maan heet het Eerste kwartier. Als de maan vol is geweest en weer kleiner wordt heet dit afnemende of krimpende maan en de halve maan tussen vol en nieuw heet Laatste kwartier. De eerste nieuwe maansikkel in de wassende maan heet ook wel jonge maan en de laatste maansikkel in afnemende maan heet ook wel asgrauwe maan. Ezelsbruggetje… een denkbeeldig steeltje langs de maansikkel trekken. Kun je er een p van maken, staat dat voor premier, eerste, dus wassende maan. Kun je er een d van maken, staat dat voor dernier, laatste en dus afnemende maan.De benaming Supermaan gebruiken we om aan te geven dat de maan relatief dichtbij de aarde staat. Dit komt doordat de baan die de maan om de aarde maakt een hele lichte ellipsvorm heeft. Soms zie je de maan erg groot als ze net opkomt. Dit is niet hetzelfde als een supermaan, meestal is dit een optisch effect van een laagstaande maan net boven de horizon en wordt ze groter naarmate ze hoger aan de hemel komt te staan. Een maansverduistering vind plaats als de aarde tussen de zon en de volle maan instaat en een schaduw op de maan werpt.