Wetenschappers hebben al lang een eigenaardig fenomeen waargenomen rond de maan van de aarde: een enorme, asymmetrische stofwolk die er consequent achteraan sleept. Nu biedt een nieuwe studie een overtuigende verklaring voor deze merkwaardige asymmetrie, waarbij deze wordt gekoppeld aan de extreme temperatuurverschillen tussen de zonovergoten en de schaduwzijde van de maan.
De maanregoliet: een constant spervuur van stof
Het oppervlak van de maan is geen glad, solide landschap. In plaats daarvan wordt het bedekt door een laag grijs stof en losse rotsen, regoliet genaamd. Deze regoliet wordt voortdurend gegenereerd door een meedogenloos bombardement van micrometeoroïden – kleine ruimtegesteenten die het gevolg zijn van botsingen tussen asteroïden en kometen. Omdat de maan geen atmosfeer heeft om binnenkomend ruimtepuin te verbranden (een fenomeen dat ‘vallende sterren’ op aarde creëert), treffen tonnen van deze micrometeoroïden dagelijks het maanoppervlak en vermalen de rotsen tot fijn stof.
Een enorme, asymmetrische stofwolk
In 2015 ontdekten onderzoekers dat de impact van deze micrometeoroïden niet alleen stof veroorzaakt; het tilt het de ruimte in. Dit proces genereert een enorme stofwolk die zich honderden kilometers boven het maanoppervlak uitstrekt. Hoewel niet zichtbaar dik, vertoont de wolk een opvallende asymmetrie: hij is dichter aan de zonverlichte kant van de maan – de kant die op een bepaald moment naar de zon is gericht – dan zijn donkere tegenhanger. Opvallend is dat “de wolk het dichtst bij het oppervlak nabij de dageraadterminator is”, – de scheidslijn tussen zonlicht en schaduw – volgens Sébastien Verkercke, een postdoctoraal onderzoeker en hoofdauteur van het onderzoek. De stofdichtheid is ongelooflijk laag, “de maximaal gemeten dichtheid was slechts 0,004 deeltjes per kubieke meter (het equivalent van 4 stofkorrels in een graansilo).”
De temperatuurverbinding: een nieuwe hypothese
Aanvankelijk schreven wetenschappers de scheefheid van de wolk toe aan specifieke meteoroïdebanen die inslagen op het oppervlak overdag bevorderden. Het drastische temperatuurverschil tussen dag en nacht op de maan leek onderzoekers echter een potentieel cruciale factor. Het oppervlak van de maan kan verzengende temperaturen bereiken, aanzienlijk heter dan de heetste plekken op aarde, terwijl de maannacht daalt tot temperaturen die kouder zijn dan die op Antarctica. Verkercke en zijn collega’s veronderstelden dat deze extreme temperatuurschommeling – een verschil van maximaal 285 graden Celsius – verantwoordelijk zou kunnen zijn voor de asymmetrische vorm van de wolk.
Computersimulaties onthullen de waarheid
Om deze hypothese te testen, gebruikten Verkercke en zijn collega’s, een team van onderzoekers van Amerikaanse en Europese universiteiten, computermodellen. De simulaties volgden minuscule meteoroïden (ongeveer de breedte van een mensenhaar) die maanstof insloegen bij twee verschillende temperaturen: 233 graden Fahrenheit (112 graden Celsius) en minus 297 graden Fahrenheit (minus 183 graden Celsius), wat respectievelijk de gemiddelde temperatuur van de maan overdag en vóór zonsopgang vertegenwoordigt.
Bovendien hielden de modellen rekening met de dichtheid of ‘luchtigheid’ van het maanoppervlak, omdat ‘de uitgestoten stofkorrels vervolgens individueel worden gevolgd om hun verspreiding in de ruimte te volgen.’ Uit de simulaties bleek dat meteoroïden die inslaan op ‘pluizigere’ oppervlakken minder stof uitstoten vanwege het dempende effect. Omgekeerd genereerden botsingen op compactere oppervlakken meer stofdeeltjes die zich met lagere snelheden voortbewogen.
Belangrijkste bevindingen: stofdichtheid en temperatuur
De resultaten van het onderzoek ondersteunen sterk de temperatuurhypothese. Ze ontdekten dat meteoroïden overdag 6% tot 8% meer stof optilden dan meteoroïden ‘s nachts. Bovendien bezat een groter deel van de stofdeeltjes die bij hogere temperaturen ontstonden voldoende energie om satellieten in een baan om de aarde te bereiken die ze konden detecteren. “Zowel de grotere hoeveelheden stof in de lucht als de grotere fracties stof die de satellieten bereiken, zouden de stofoverschotten overdag kunnen verklaren”, concludeerden de onderzoekers.
Toekomstig onderzoek: uitbreiden naar andere werelden
Het onderzoek van het team betekent een belangrijke stap voorwaarts in het begrijpen van de dynamiek van maanstof en de impact ervan op de ruimteomgeving. Ze zijn van plan hun analyse uit te breiden naar andere hemellichamen in het zonnestelsel die op dezelfde manier worden gebombardeerd door kleine meteoroïden. Een bijzonder interessant doelwit voor toekomstig onderzoek is Mercurius, gezien zijn nog hetere oppervlak overdag en het grotere temperatuurcontrast tussen dag en nacht, wat waarschijnlijk een nog uitgesprokener asymmetrie in zijn stofwolk zou veroorzaken.
