Aardse Magnetosfeer Stuurt Atmosferische Deeltjes Naar de Maan, Volgens Onderzoek van Rochester

Nieuw onderzoek van natuurkundigen aan de Universiteit van Rochester, gepubliceerd in het tijdschrift Communications Earth & Environment, werpt een nieuw licht op de rol van de aardse magnetosfeer in de interactie met de Maan. De bevindingen suggereren dat het magnetische veld van de Aarde niet uitsluitend als een beschermend schild fungeert. Integendeel, het blijkt een kanaal te zijn dat geïoniseerde deeltjes uit de aardatmosfeer gedurende geologische tijdperken naar het maanoppervlak leidt. Dit intrigerende mechanisme werd ontrafeld door middel van driedimensionale magneto-hydrodynamische (MHD) simulaties.

De aanleiding voor dit onderzoek lag in onverklaarbare afwijkingen die werden waargenomen in maangrondmonsters die door de Apollo-missies waren teruggebracht. In deze monsters werden vluchtige stoffen aangetroffen, waaronder water, kooldioxide, stikstof en helium. Met name de aanwezigheid van stikstof met een isotopensamenstelling die overeenkwam met die van de aardatmosfeer, vormde al lange tijd een onopgelost raadsel, bekend als het mysterie van de 'maanstikstof'. Professor Eric Blackman van de Universiteit van Rochester zette MHD-modellering in om verschillende scenario’s te vergelijken: de vroege Aarde zonder een sterk magnetisch veld versus de huidige omstandigheden.

De uitgevoerde simulaties brachten aan het licht dat de zonnewind de ionen uit de bovenste lagen van de aardatmosfeer wegslaat. Vervolgens leiden de magnetische veldlijnen deze deeltjes naar de magnetische staart van de Aarde. De Maan vangt deze deeltjes vervolgens op tijdens haar baan om onze planeet. Het onderzoeksteam maakte gebruik van uiterst nauwkeurige driedimensionale MHD-simulaties, waarbij de AstroBEAR-code werd ingezet. De resultaten wezen er eenduidig op dat het scenario van de huidige Aarde, waarbij het magnetische veld als een sturende structuur optreedt, de deeltjesoverdracht het best verklaart.

Deze door de 'aardse wind' meegevoerde ionen worden geïmplanteerd in het maanstof, ofwel regolith, tot een diepte van ongeveer 100 tot 500 nanometer. Dit zorgt voor een zeer langdurige conservering van de deeltjes. Omdat dit overdrachtsproces miljarden jaren ononderbroken heeft plaatsgevonden, bevat de maanregoliet een chemisch archief van de evolutie van de aardatmosfeer, het klimaat en de oceanen. De analyse van dit maangrond biedt wetenschappers daarmee een uniek venster op het verre verleden van onze eigen planeet.

Professor Blackman, die tevens senior onderzoeker is aan het Laser Energy Laboratory van de Universiteit van Rochester, benadrukte dat de combinatie van de maangrondgegevens en de computationele modellen het mogelijk maakt om de geschiedenis van de aardatmosfeer te reconstrueren. De bevestigde aanvoer van vluchtige stoffen, waaronder stikstof en water, heeft ook directe praktische implicaties voor de planning van toekomstige maanbases. Mocht de regoliet inderdaad significante hoeveelheden aardse hulpbronnen bevatten, dan zou dit de logistieke uitdagingen voor een permanente menselijke aanwezigheid op de Maan aanzienlijk kunnen verlichten. Dit opent de deur naar nieuwe mogelijkheden voor het winnen van gassen die essentieel zijn voor levensonderhoud.