Onderzoekers vermoeden dat de zonnewind betrokken is bij dit proces. Dit plasma van positieve ionen en elektronen wordt voortdurend langs de maan geblazen en op het moment dat de zon achter de horizon tevoorschijn komt of verdwijnt bewegen de deeltjes zich bijna horizontaal over het maanoppervlak. Wanneer deze stroom belemmert wordt door een obstructie op het oppervlak zouden de lichte elektronen en zware ionen in de wind zich in verschillende verhoudingen moeten verspreiden, wat tot gevolg gevolg heeft dat er een negatief geladen ‘elektronenwolk’ ontstaat die afstotende elektrostatische krachten produceert, welke op hun beurt stof de lucht in kunnen blazen.

Dit proces wordt echter niet helemaal begrepen, omdat de ionen ook beïnvloed zullen worden door de krachten van de elektrische onbalans, waardoor ze zich verspreiden en de elektronenwolken neutraliseren. Wetenschappers wisten tot nu toe niet waar de ionen naartoe zouden gaan. Een team van onderzoekers dat onder leiding stond van William Farrell van het Goddard Space Flight Center denkt hier nu echter duidelijkheid over geschept te hebben. Zij hebben onderzocht hoe de ionen zich bewegen in kraters die zich dicht bij de polen van onze natuurlijke satelliet bevinden.

Met behulp van computersimulaties wist het team te berekenen dat de elektrische krachten een deel van de ionen over de rand zullen tillen, maar dat er ook gebieden zullen zijn waar elektronen domineren, waardoor er elektrostatische krachten ontstaan die krachtig zijn om stof de lucht in de blazen. Het is nog niet duidelijk hoeveel materiaal in deze fonteinen van stof in de lucht wordt geloodst, aangezien dat afhankelijk is van de grootte van de stofdeeltjes en andere oppervlaktekenmerken. De maansonde LADEE, die in 2013 gelanceerd moet worden, is ontwikkeld om maanstof- en gassen te verzamelen en zou deze vraag kunnen beantwoorden.

De onderzoekers verwachten dat men door stoffonteinen in kraters te analyseren op het spoor kan komen van bevroren water en andere bronnen onder het maanoppervlak.

Recentelijk zijn wetenschappers in Australië gestuit op vier miljard jaar oude mineralen die de suggestie wekken dat onze wereld te koud was om in het verre verleden onderheven te zijn aan een cataclysmische inslag. “Alles in de grote inslaghypothese is warm, warm, warm,” aldus Malcuit. “Dat is incompatibel met hetgeen dat we zien in het geologische verleden. Rond die tijd was de aarde koel genoeg om oceaanwater op diens oppervlak te hebben.” Een studie naar de computermodellen van Malcuit, waar hij sinds de jaren tachtig aan heeft gewerkt, laat zien dat de aantrekkingskracht van onze planeet groot genoeg was om de maan te ‘vangen’.

Volgens de modellen zou de baan van onze satelliet toentertijd zeer elliptisch zijn geweest, waardoor het object onze planeet acht keer per jaar op een relatief korte afstand passeerde. Tijdens die passages zou de aarde bij de evenaar achttien tot twintig kilometer uit zijn gerekt, waardoor de hete mantel en aardkorst begonnen te kolken. Rotsen die zich dichter bij de polen bevonden, zoals die in Australië gevonden werden, zouden gespaard zijn gebleven. Naar verluidt smolten de bovenste lagen van de pas gevangen maan door gravitationele wrijving en hield dit proces aan tot de baan van onze buur drie miljard jaar later gestabiliseerd was.

Er bestaat echter veel scepsis over de theorie. “Ik denk dat het zeer onwaarschijnlijk is,” aldus onderzoeker Jack Lissauer van de ruimtevaartorganisatie NASA. Hij gaf aan dat de meest aanvaarde theorie voor het ontstaan van de maan mogelijk herzien of zelfs vervangen moet en gaat worden, maar waarschijnlijk niet door het idee van Malcuit. “De hitte die ontstond bij de inslag verdween zeer snel. Dat duurde geen honderd miljoen jaar en zeker geen vijfhonderd miljoen. De botsing heeft op een tijdschaal van vier miljard jaar geen invloed op de aarde gehad.”

Moment is de ijle atmosfeer van onze natuurlijke satelliet namelijk relatief ongestoord. Maar dat zal niet voor lang het geval zijn. NASA is van plan om mensen terug te laten keren op het maanoppervlak en menselijke activiteit zal ervoor zorgen dat een grote hoeveelheid stof, uitlaatgassen van raketten en andere gasachtige emissies de dampkring van de maan in worden geloodst. Omdat de atmosfeer zeer dun is, zouden deze verstoringen diens natuurlijke samenstelling in een kort tijdsbestek kunnen overstelpen.

De exosfeer van onze naaste buur, gefotografeerd door de maansonde Surveyor 7 (credit: NASA)

Onderzoekers zijn daarom op dit moment een sonde aan het ontwikkelen die vanuit een baan om de maan beter dan ooit tevoren metingen aan diens atmosfeer moet verrichten. De lancering van het tot Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer omgedoopte vaartuig zal naar alle waarschijnlijkheid in 2012 plaatsvinden. Diens spectrometers en stofdetectors zullen in enkele maanden tijd de concentraties van achttien verschillende chemicaliën in de exosfeer, waaronder methaan en waterdamp, in kaart brengen.

Maar de maan heeft toch helemaal geen atmosfeer? Jawel, alleen een zeer ijle. Hij is zo fragiel dat deze technisch gezien wordt als een exosfeer en niet als een atmosfeer. Ter vergelijking: één kubieke centimeter van de aardse dampkring op zeeniveau bevat ongeveer honderd miljard miljard moleculen, terwijl hetzelfde volume van de exosfeer van onze satelliet slechts om en nabij de honderd moleculen bevat. Dat is zó weinig dat de moleculen in diens exosfeer bijna nooit met elkaar in botsing komen.

Een andere opvallende eigenschap van de exosfeer is dat deze grotendeels naar beneden valt wanneer de zon vanop het maanoppervlak gezien onder is. Keert het zonlicht terug, dan zorgt de zonnewind ervoor dat er nieuwe deeltjes in de ‘lucht’ komen. Daarnaast krijgen de deeltjes een elektrische lading, aangezien ultraviolette straling elektronen en deeltjes in de maanbodem van elkaar scheidt. Omringende elektrische velden brengen deze deeltjes vervolgens naar een hoogte van enkele kilometers boven het oppervlak en dat zorgt ervoor dat ze een belangrijk deel van de exosfeer vormen.

De 2270 kilogram zware rakettrap moet onder een scherpe hoek terechtkomen in de krater Cabeus met een snelheid van ruwweg 9000 kilometer per uur. De botsing een krater met een doorsnede van naar schatting twintig meter en een diepte van vijf meter creëren, waarbij zo’n 385 ton aan materiaal los zal komen. Gehoopt wordt dat de krater diep genoeg zal zijn om waterijs bloot te leggen. LCROSS, welke slechts 700 kilogram weegt, zal vier minuten later met diens sensors metingen verrichten aan de pluim die is ontstaan bij de eerste inslag en zal uiteindelijk hetzelfde lot ondergaan.

Er zal dus inderdaad een vrij grote krater gevormd worden op het maanoppervlak. Maar wie zelf een blik werpt op onze trouwe buur met een telescoop of enkele close-up opnamen van de maan bekijkt, komt er al gauw achter dat diens oppervlak bezaaid is met kraters in alle soorten en maten. Hoewel het overgrote deel daarvan ontstond in het verre verleden, toen het object voortdurend in botsing kwam met puin dat resteerde afkomstig was uit de beginperiode van het zonnestelsel, wordt onze natuurlijke satelliet nog regelmatig getroffen door meteorieten en grotere rotsen. Geen reden tot paniek dus.

Het water op de maan ligt verscholen onder enkele kilometers ijs, een gegeven dat ervoor heeft gezorgd dat wetenschappers zich af begonnen te vragen of er veel zuurstof op het object te vinden is. De oceaan bevat twee keer zoveel vloeibaar water als alle oceanen op onze planeet samen. Het nieuwe onderzoek suggereert dat er mogelijk honderd keer zoveel zuurstof aanwezig is op Europa dan eerder gedacht werd. Verondersteld wordt dat zuurstof gevormd wordt wanneer energetisch geladen deeltjes van de zon in aanraking komen met Europa’s ijzige oppervlak. De stof is waarschijnlijk belangrijk voor de metabolische processen van levensvormen, hoewel zwavel of methaan bij sommige organismen een grotere rol speelt.

Om te bepalen hoeveel zuurstof er mogelijk in de oceaan te vinden is, werd het oppervlak – dat slechts zo’n vijftig miljoen jaar oud is en voortdurend in beweging is – uitgebreid bestudeerd. Volgens Greenberg verloopt de zuurstoftoevoer blijkbaar zo snel, dat het zuurstofgehalte binnen enkele miljoenen jaren groter kan zijn dan die van de aardse oceanen. Het goede nieuws is dat de eerste zuurstof waarschijnlijk pas na enkele miljarden jaren de oceaan wist te bereiken. Indien dat niet het geval zou zijn geweest, zou de mogelijke ontwikkeling van de eerste pre-biotische chemie en de eerste primitieve organische verbindingen verstoord worden door oxidatie. Een soortgelijk oponthoud in de zuurstofproductie op aarde was waarschijnlijk essentieel voor het proces dat uiteindelijk leidde tot het ontstaan van leven.

Hunter en twee ex-collega’s van het Lawrence Livermore National Laboratory hebben nu gezamenlijk het bedrijf Quicklaunch opgericht om een krachtigere versie van het kanon te creëren. De plannen van het drietal werden afgelopen week in Boston gepresenteerd. Volgens hen zou met een 1,1 kilometer lang kanon zo’n 450 kilogram aan vracht gelanceerd kunnen worden met een snelheid van zes kilometer per seconde. Een kleine raketmotor zou het projectiel dan in een lage baan om onze planeet moeten brengen. Mensen en satellieten zouden met een dergelijk kanon echter niet in de ruimte gebracht kunnen worden door de hoge g-krachten.

Volgens Hunter kost het 500 miljoen dollar om het apparaat te ontwikkelen, maar de lanceringen zouden vele malen goedkoper moeten zijn dan het geval is met de huidige methoden. Hij geeft echter toe dat het nog een hels karwei zal worden om vracht veilig door de atmosfeer heen te lootsen. Om ervoor te zorgen dat het materiaal niet te hard afgeremd wordt moet het projectiel namelijk een puntvormige neus hebben en er zal een manier gevonden moeten worden om de vracht te beschermen tegen de intense hitte die kan ontstaan. Volgens Franklin Chang-Diaz, voormalig astronaut en fysicus van de Ad Astra Rocket Company zou het plaatsen van een kanon op de maan, die geen atmosfeer heeft, daarom veel zinvoller zijn.

Naast de lander is dit keer ook te zien waar de TV-camera, welke het eerste menselijke uitstapje op de maan vastlegde stond. Verder zijn twee delen van de zogeheten Early Apollo Science Experiments Package (EASEP), de Lunar Ranging Retro Reflector (LRRR) en het Passive Seismic Experiment (PSE) zichtbaar. Ook zijn de voetsporen van Neil Armstrong richting de krater Little West, die een diameter van 33 meter heeft, te ontwaren. Dankzij deze kleine onderneming was men in staat om voor de eerste keer een blik te werpen in een maankrater. De verwachting is dat de LRO in de loop van de komende weken ook de landingsplekken van andere maanlanders opnieuw vast zal leggen.

Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Op het moment dat men contact maakte met de maansonde, nadat het een in een positie gemanoeuvreerd was waarin het resterende water op de bovenste trap van de raket die het vaartuig lanceerde kon verdampen, kwam men er achter dat de sonde in een tijdsbestek van twintig uur waarin er geen radiocontact mogelijk was 140 kilogram brandstof (hydrazine) verloren was gegaan. De tank van het vaartuig bevatte oorspronkelijk 306 kilogram hydrazine; nu nog slechts vijftig kilogram. Door een fout in de lijnen waarmee de maansonde gegevens verzendt maakte het niet meer gebruik van gyroscopen om een juiste oriëntatie te behouden, maar van de positie van de sterren. Omdat deze manier minder nauwkeurig is, raakte de LCROSS van slag en activeerde het de stuwraketten om zich te oriënteren.

Ondanks het verlies van de brandstof ligt de maansonde nog steeds op koers om zijn missie te voltooien. De grote hoeveelheid hydrazine bevond zich alleen aan boord voor in het geval dat er iets mis zou gaan. De maansonde heeft, zoals het er op dit moment naar uit ziet, zelfs nog tien tot twintig kilogram aan brandstof over wanneer het te pletter slaat. Hierdoor kan het eventueel nog waarnemingen verrichten aan de aarde. Mochten er opnieuw problemen optreden en de sonde alle brandstof verspillen, dan kan het alsnog inslaan. Het zal dan echter niet in de krater terecht komen die men voor ogen heeft. Ongeveer een maand voor de inslag zal de naam van de desbetreffende krater bekend gemaakt worden.

De commissie is opgezet naar aanleiding van talloze financiële en technische problemen die ontstaan zijn rondom het Constellation-programma, waar de Amerikanen zich op dit moment mee bezig houden. De scenario’s die voor zullen worden gelegd variëren van plannen om direct naar buurplaneet Mars te vliegen tot plannen om ‘slechts’ in een baan om de maan en nabije asteroïden te draaien. Enkele scenario’s kunnen er voor zorgen dat de Space Shuttles, welke in 2010 met pensioen moet gaan, en het ruimtestation ISS, die in 2015 gesloten zou moeten worden, langer in bedrijf blijven. Maar het belangrijkste is misschien nog wel dat men niet in 2020 op de maan terugkeert, aangezien dat financieel niet mogelijk is.

De eerste drie voorgestelde opties zouden min of meer moeten passen in NASA’s budget van 2010 tot 2020, welke af zal nemen van 108 tot 81,5 miljard dollar. Dit zijn ze:

• Volgens planning worden de Space Shuttles volgend jaar en het internationaal ruimtestation in 2015 uit de lucht gehaald, maar dan zou men pas in 2028 op de maan kunnen landen met het budget dat de ruimtevaartorganisatie in de komende jaren zal ontvangen
• Het ISS blijft tot 2020 in bedrijf en astronauten zullen met de Ares I- of commerciële raketten richting het complex gelanceerd worden, maar dan zou een reis naar de maan of Mars nog verder uitgesteld moeten worden
• Het laatste ‘goedkope’ scenario houdt in dat zowel de Space Shuttles als het ISS direct uit de lucht wordt gehaald en men rond de maan en nabije asteroïden gaat vliegen

Met de vier andere opties wordt het budget hoe dan ook overschreden. Dit zijn ze:

• De shuttle blijft tot 2015 gebruikt worden, terwijl er een nieuwe, krachtigere raket wordt ontwikkeld die meer kracht moet putten uit de motoren, brandstof en stuwraketten van de Space Shuttles om als ruimtecargo te kunnen dienen
• Men richt zich op missies waarbij astronauten in een baan om de maan, Mars of asteroïden gaan draaien. De shuttle zou in dat geval in 2011 met pensioen gaan
• Er worden korte missies naar de maan gepland waarin van het maanoppervlak gebruik wordt gemaakt om technologie waarmee men naar Mars wil reizen op de proef te stellen. De shuttle zal in 2010 met pensioen gaan en vervolgens wordt een grote raket ontwikkeld die afgeleid is van de Space Shuttles of de militaire Delta IV-raket
• Men laat de maan achter zich en gaat direct naar de rode planeet Mars nadat de ontwikkeling van de Ares V-raket is voltooid

Welk scenario het uiteindelijk wordt? De toekomst zal het uitwijzen…

Het systeem biedt tevens het voordeel dat de kosten over een langere termijn verspreid kunnen worden, maar een belangrijker voordeel is dan ook weer de veiligheid. Men mag namelijk niet vergeten dat ruimtevaarders opstijgen met een uiterst brandbaar en explosief goedje. Het is het idee van een door het Witte Huis aangesteld comité dat eerder deze week al naar voren kwam met het baanbrekend idee om missies naar asteroïden en onze zusterplaneet Venus te plannen.

Indien men dit systeem goedkeurt zal de veel besproken Ares V-raket naar alle waarschijnlijkheid goedkoper en sneller geproduceerd kunnen worden, aangezien deze gebruik zal kunnen maken van veel minder krachtige stuwraketten. Ook zou de brandstofplaatsing in de ruimte kunnen plaatsvinden dankzij particuliere ondernemingen. Concurrentie op deze markt zullen de kosten naar alle waarschijnlijkheid drukken. “Zolang we de kosten van ruimtemissies niet kunnen drukken, zal men nooit echt aandacht hebben voor buitenaardse exploratie,” wist men te vertellen.

Op 30 juli kwam dit voorstel als absolute voltreffer voor velen naar voren op een bijeenkomst in in Cocoa Beach, Florida. Men denkt er dan ook aan dit systeem te gebruiken voor maanlandingen die vanaf 2020 plaats moeten gaan vinden. Aangezien particuliere ondernemingen een rol zullen gaan spelen, valt er weer een last van NASA’s schouder, waardoor de deadline van 2020 al een stuk haalbaarder lijkt.

Alhoewel de tegenstanders volgens verschillende bronnen op één hand te tellen waren, kwam men toch naar voren met duidelijke bemerkingen. Het is wel degelijk zo dat er rekening gehouden moet worden met technische storingen, waardoor de technische moeilijkheidsgraad in principe zo laag mogelijk gehouden moet worden om storingen te vermijden. Aangezien het hierbij zal gaan om talloze missies, is de kans dat er iets misgaat ook een stuk hoger.

Indien er meerdere depots verzonden moeten worden kan bij één misstap de deadline al gemist worden. Anderen zijn echter tegenstander van deze deadline omdat men in eerste instantie naar de veiligheid moet kijken en niet naar de tijd. Hoe dan ook zal er nog veel heen en weer vergaderd moeten worden vooraleer men met een duidelijk uitgewerkt plan komt. Wordt dus vervolgd.