Elk jaar drijft de Maan 38 mm (1,5 inch) verder van de Aarde af — ongeveer met dezelfde snelheid als menselijke nagels groeien. Het klinkt te langzaam om uit te maken, maar vermenigvuldigd over geologische tijd heeft het beide werelden omgevormd, Aardes dag uur na uur verlengd terwijl de Maan zelf langzaam uit bereik drijft.
Het is ook een plaats van extremen als je voorbij het vertrouwde uitzicht van de Aarde kijkt: een permanent beschaduwd krater kouder dan het oppervlak van Pluto, een magnetisch veld dat bijna volledig verdwenen is, en lavastromen die veel recentelijker uitbraken dan het dode, kraterbedekte oppervlak van de Maan zou suggereren.
De Maan is ook de best gedocumenteerde andere wereld die we hebben. Monsters die door drie verschillende ruimteprogramma's zijn teruggebracht, plus orbiters die vandaag nog vliegen, blijven het beeld veranderen van hoe deze zich vormde en wat deze nog steeds zachtjes onder dat grijze oppervlak doet.
Het lange afscheid
Die drijving van 38 mm per jaar is een symptoom van getijde wrijving tussen de Aarde en de Maan, en het effect werkt beide kanten op. De trekkracht van de Maan vertraagt Aardes rotatie geleidelijk: huidige schattingen zeggen dat deze getijde remming, samen met die van de Zon, heeft geholpen om Aardes dag van ongeveer 6 uur tot de huidige 24 uur te verlengen over ongeveer 4,5 miljard jaar.
De vertraging was niet ongelijk, maar de trend is duidelijk. 3,2 miljard jaar geleden, tijdens de Archaean eon, was Aardes zonnedagen slechts ongeveer 13 uur lang — iets meer dan de helft van vandaag. Elk van die extra uren kwam uit dezelfde bron: de Maan, die zachtjes Aardes rotatie stal en in baanafstand omzette.
Geboren in een schuine botsing, onderzocht door drie ruimteprogramma's
De geschiedenis van de Maan begint waarschijnlijk met een botsing die achteraf alleen maar zacht lijkt. In de hypothese van reuzenimpact, een Marsgrootte protoplanet bekend als Theia — een van een populatie van soortgelijke lichamen waarvan wordt gedacht dat ze 4,5 miljard jaar geleden in het Zonnestelsel bestonden — raakte de jonge Aarde onder een ondiepe hoek van ongeveer 45 graden. Simulaties suggereren dat de inslag versnelde van onder 4 km/s terwijl ze nog ver weg waren naar meer dan 9,3 km/s (5,8 mi/s) op het moment van botsing, waarbij genoeg puin in een baan werd geslingerd om uiteindelijk de Maan te vormen.
Millennia later gingen mensen fragmenten van die botsing ophalen onder een naam met zijn eigen ontstaan verhaal. NASA-manager Abe Silverstein noemde het Apollo-programma naar de Griekse god op een avond in het begin van de jaren 1960, stellende dat 'Apollo die zijn wagen over de Zon rijdt gepast was voor de grote schaal van het voorgestelde programma.'
Drie ruimteprogramma's brachten uiteindelijk fragmenten van de Maan mee naar huis, op zeer verschillende schalen. Bemande Apollo-landingen brachten tussen 1969 en 1972 382 kg (842 lb) maansteen en bodem mee; drie robotische Sovjet Luna-missies brachten een bescheiden 301 gram (10,6 oz) mee; en in 2020 bracht Chinas robotische Chang'e 5 1.731 g (61,1 oz) mee — meer dan vijf keer de gehele Sovjet buit, in een enkele missie.
De koudste plek ooit gemeten door de mensheid
Niet alle extremen op de Maan komen van inslag of getijden. In een permanent beschaduwd krater nabij de noordpool genaamd Hermite mat de Lunar Reconnaissance Orbiter een temperatuur van slechts 26 K (−247 °C) nabij de winterzonnewende. Dit is de koudste temperatuur ooit ergens in het Zonnestelsel door een ruimtevaartuig gemeten — nog kouder dan het oppervlak van Pluto.
Een landschap van record-brekende extremen
De verre zijde van de Maan verbergt zijn dramatischste litteken. Het South Pole-Aitken-bekken meet ongeveer 2.240 km (1.390 mijl) breed, wat het het grootste krater op de Maan en het op een na grootste bevestigde impactkrater ergens in het Zonnestelsel maakt. De bodem ligt 13 km (8,1 mijl) onder de rand, bereikt een diepte van −9.178 km — het laagste punt op het maanoppervlak.
Het hoogste punt van de Maan zit niet ver weg. De zogenaamde Selenean top rijst 10.629 km (6.605 mijl) boven het gemiddelde oppervlak uit, en onderzoekers denken dat dezelfde scheve impact die het South Pole-Aitken-bekken uit heeft gegraven hier mogelijk de korst heeft verdikt, door haar omhoog te duwen in plaats van omlaag.
De Maan wordt niet alleen gekenmerkt door zijn verleden — deze verandert nog steeds zachtjes van vorm. Netwerken van breuktorpedo's over het oppervlak suggereren dat de Maan in slechts het afgelopen miljard jaar met ongeveer 90 meter (300 voet) is gekrompen, terwijl zijn binnenste langzaam afkoelt.
Twee gezichten, twee verschillende huiden
Sta op Aarde en kijk omhoog, en bijna alles donkers dat je ziet is asymmetrisch. Bijna alle lavapitten van de Maan, of maria, zitten aan de nabijzijde: zij bedekken 31% van het oppervlak aan de nabijzijde, vergeleken met slechts 2% van de verborgen verre zijde.
Deel van de verklaring is onder de grond begraven. NASA-metingen plaatsen de maankruste op ongeveer 25 mijl (40 km) dik aan de nabijzijde maar tot ongeveer 37 mijl (60 km) dik aan de verre zijde — een dikkere deksel die het voor magma moeilijker zou hebben gemaakt om door te breken en het oppervlak met lava te overspoelen.
Zelfs aan de nabijzijde breekt het patroon op één plaats af. De meeste mare-lava stroomde in lage inslaginbekkens, maar de grootste enkele basaltuitbreiding van de Maan, Oceanus Procellarum, komt niet overeen met een voor de hand liggend inslagbekken — een herinnering dat lava niet alleen de kaart van oude inslagen volgt.
Het onrustige, stille interieur van de Maan
De Maan was niet altijd magnetisch dood. In zijn vroegste era, tussen ongeveer 4,5 miljard en 3,56 miljard jaar geleden, bereikt het magnetische veld intensiteiten van ongeveer 100 microtesla (1 Gauss) — dicht bij de sterkte van Aardes magnetische veld vandaag.
Dat veld is bijna volledig verdwenen. Vandaag meet Maanas extern magnetisch veld minder dan 0,2 nanotesla, of minder dan een honderdduizendste van Aarde — een wereld die ooit een veld genereerde om met het onze te rivaliseren, nu nauwelijks detecteerbaar.
De Maan is ook niet helemaal stilzwijgend. Maanaardbevingen zijn veel minder frequent en zwakker dan aardbevingen, maar ze kunnen tot een uur duren — veel langer dan enige aardbeving op Aarde — omdat seismische trillingen door Maanas droge, gefragmenteerde bovenste korst uitstralen in plaats van snel af te nemen.
Lava die veel later dan verwacht bleef uitbarsten
De lava zelf is chemisch ongebruikelijk. Titaandioxyde kan tot 15% van het gewicht van mare-basalt zijn, vergeleken met minder dan 4% in de meeste basalten op Aarde — een verschil dat op een zeer verschillende chemische geschiedenis in de twee werelden wijst.
Die lava bleef ook veel recenter vloeien dan Maanas oude, kraterbedekte gezicht zou suggereren. Bijgewerkte analyse van monsters verzameld door Chinas Chang'e-5-missie toont aan dat sommige maanbasalten slechts 2,03 miljard jaar oud kunnen zijn — bewijs dat vulkanische activiteit op de Maan veel langer aanhield dan het dicht gekraterde oppervlak suggereert.
Water op de laatste plaats waar iemand het verwachtte
Decennia lang was 'droog als de Maan' een redelijke beschrijving. Toen bevestigde NASAs Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) in oktober 2020 voor het eerst de aanwezigheid van water op het zonbeschenen oppervlak van de Maan — niet verborgen in een permanent beschaduwd polair krater, maar in grondgebied dat door direct zonlicht wordt gebombardeerd.
De ontdekking doet er meer dan trivialiteit toe. Water bereikbaar buiten de diepbevroren polen zou in principe veel gemakkelijker voor toekomstige missies zijn om te lokaliseren en te gebruiken dan ijs begraven in permanente duisternis.