Wim van Westrenen is aardwetenschapper bij de Faculteit Aard- en Levenswetenschappen van de Vrije Universiteit en voorzitter van het Nationaal Platform Planeetonderzoek. Hij onderzoekt de eigenschappen van gesteenten en mineralen op en in de Maan, de Aarde en Mars. In deze column vertelt hij over het potentiële gevaar – en het wetenschappelijke nut – van fijnstof op de Maan.
Net als de Aarde wordt de Maan voortdurend gebombardeerd door grote en kleine meteorieten. In de aardatmosfeer breken de meeste meteorieten in kleinere stukken die vervolgens door wrijving verbranden voor ze de grond raken. Omdat de Maan vrijwel geen atmosfeer heeft wordt het maanoppervlak continu verpulverd door grote en kleine inslagen, al miljarden jaren lang. Het resultaat is een metersdikke laag fijnstof.
Dit stof is een van de grootste obstakels voor toekomstige onbemande en bemande ruimtemissies naar het maanoppervlak. Tijdens de Apollomissies naar de Maan klaagden alle astronauten al snel over geïrriteerde ogen, neuzen, en kelen veroorzaakt door het stof dat bij het uittrekken van ruimtepakken snel verspreid werd door hun landingsmodule. Deksels van kisten met maanstenen sloten niet goed meer, en scharnieren in wetenschappelijke instrumenten liepen vast. En dat terwijl deze missies maar een paar dagen duurden. China heeft nu grote plannen voor de bouw van een permanente basis op de Maan, en kort geleden kwam de Republikeinse presidentskandidaat Newt Gingrich ook met een plan voor een Amerikaanse maanbasis.
De gezondheidsrisico’s van langere blootstelling aan fijn maanstof zijn nog onbekend, maar zouden wel eens substantieel kunnen zijn. De afwezigheid van een atmosfeer zorgt ervoor dat het stof bestraald wordt door zonnedeeltjes. Daarnaast worden door het in stukken breken van brokjes maansteen regelmatig nieuwe mineraaloppervlakken gevormd. Dit maakt het maanstof waarschijnlijk veel schadelijker dan fijnstof op Aarde. Naast irritaties van de luchtwegen kan inademen van de kleinste deeltjes leiden tot blijvende schade aan de longen.
Om de toxiciteit van maanstof te bepalen is het jammer genoeg niet voldoende om nieuwe metingen te doen aan het stof dat door de Apollo-astronauten naar de Aarde is teruggebracht – door de slecht sluitende deksels van de monsterkisten is al het maanstof in aanraking gekomen met de aardse atmosfeer, waardoor de reactiviteit van het materiaal grotendeels verdwenen is. Er moeten dus ter plaatse metingen worden gedaan, en misschien kan een Europese maanlander dit in 2018 al doen: de Europese ruimtevaartorganisatie ESA ontwikkelt momenteel plannen voor een onbemande missie naar de Zuidpool van de Maan, ter voorbereiding van toekomstige bemande missies. Eén van de belangrijkste taken van de missie wordt de karakterisering van maanstof.
Ik ben samen met een groep fysiologen en toxicologen betrokken bij studies ter voorbereiding van de ESA missie. Voor mijn onderzoek naar het ontstaan en de evolutie van de Maan heb ik de verschillende gesteenten en mineralen die over het oppervlak van de Maan verspreid liggen uitvoerig bestudeerd. Hierdoor ik het mogelijk een redelijke schatting te maken van de te verwachten samenstelling van stof op voorgestelde landingsplaatsen van toekomstige missies. Die kennis is weer nodig om te bepalen welke toxicologische metingen het beste ter plaatse gedaan kunnen worden ter voorbereiding op bemande missies naar de Maan. Hoewel mijn jongensdroom om astronaut te worden niet in vervulling zal gaan, kan ik op deze onverwachte manier wellicht een bijdrage leveren aan de veiligheid van andere astronauten.
Daarnaast wil ik voor mijn eigen onderzoek gebruik maken van de geplande metingen ter plaatse aan de precieze samenstelling van maanstof. Het stof wordt gevormd bij meteorietinslagen, en kan, door de afwezigheid van een atmosfeer op de Maan, na een inslag tientallen kilometers verder op het maanoppervlak terecht komen. Een handjevol stof van een enkele plek op de Maan bevat daarom informatie over de samenstelling en geschiedenis van een groot gebied. Zo kan ik in de toekomst hopelijk de geologische geschiedenis van een groot stuk van de Maan reconstrueren met behulp van een enkele landing. Giftig stof als wetenschappelijke jackpot: elk nadeel heeft z’n voordeel!
Schrijf een reactie
Terry Vrijenhoek en Barbara Vreede
Favoriete stukken
10.07.2012
16:15
1) Bij een inslag van Theia zou de temperatuur van de bovenste tientallen kilometers van het gehele aardoppervlak stijgen tot 10.000 graden, alle informatie over de geologie voor die tijd zou zijn uitgewist. Het is zeer waarschijnlijk dat de Aarde bedekt werd met vulkanen voor de grote inslag, door zowel accretiewarmte als kleinere eerdere inslagen. De afkoeling van Mars en Aarde zijn niet identiek verlopen, zowel door de inslag van Theia als door de verschillende afmetingen van de planeten. Tektonische platen zoals we die nu kennen zijn pas veel later ontstaan, wanneer is nog steeds een debat [wanneer plaattektoniek begonnen is is nog steeds niet onomstreden]
2) De schaal van de giant impact is veel groter dan Theia – we hebben het hier over een planeet ter grootte van Mars die op de Aarde terechtkomt. Het relief aan het oppervlak van de Aarde is op dezze schaal irrelevant, ook waar het veranderingen in rotatiesnelheid betreft
3) Ik begrijp deze opmerking niet, want niemand claimt dat de rotatiesnelheid van Theia en Aarde gelijk waren (in grootte of richting) voor de botsing. Wat er met de rotatiesnelheid van de Aarde gebeurd bij een grote botsing is uitgebreid onderzocht. Het effect van het kleine beetje ijs/water dat na de grote botsing wellicht is toegevoegd op de rotatiesnelheid is bijzonder klein – de aanwezigheid van de Maan heeft een veel groter effect (en zelfs dat effect is nu niet heel groot)
10.06.2012
12:20
Geachte heer van Westrenen,
Graag leg ik de volgende gedachte aan u voor. Zou het mogelijk kunnen zijn dat de aarde op dezelfde manier is afgekoeld als Mars en dat voor de inslag van de planeet Theia de aarde uit een gesloten geheel met vulkanen bestond? En dat de tektonische platen pas na deze enorme botsing zijn ontstaan?
Dan zou het mogelijk kunnen zijn dat, net als op Mars, de aarde via een paar grote vulkanen de gevolgen van de krimping onderging.
Stel nu eens dat zo’n hele grote schildvulkaan op de aarde geraakt werd door Theia. Dan zou er een enorm stuk zijn losgerukt van de aarde en in de ruimte geslingerd zijn. Dat zou dan ook de hete kern van de maan kunnen verklaren. Bij een dergelijke botsing komen niet alleen veel meer krachten op de mantel en groter materiaal vrij dan wanneer twee “gladde” bollen op elkaar botsen maar ook de impact op de rotatiesnelheid is daardoor veel groter..
Daar komt nog bij dat de rotatie van Theia en die van de aarde m.i. niet gelijk kan zijn geweest. Bij een gelijke rotatierichting zou de rotatiesnelheid van de aarde ten gevolge van de botsing sterk vertraagd zijn geworden. En die werd na de botsing juist sterk verhoogd om via het ijs, dat nadien op aarde belandde, terravorming mogelijk te maken. Door de toegenomen massa van de aarde en nadat het water in een vloeibare vorm veranderde, nam de rotatiesnelheid weer af en verkreeg de aarde zijn huidige rotatiesnelheid.