12 mennesker har gået på Månen, men der er stadig meget, vi ikke ved om den

Udforskningen af Månen ophørte ikke efter Apollo 17-missionen, der var den 6. og seneste månelanding, og som fandt sted i december 1972.

Det tog sin tid, men gradvist blev udforskningen genoptaget med brug af rumsonder, ikke bare fra USA, men også fra Europa, Japan, Indien og ikke mindst Kina.

Her kom så den store overraskelse:

Selv om man i årevis havde analyseret de prøver, Apollo-astronauterne havde hjembragt fra Månen, uden at finde spor af vand, så viste rumsonderne, at der faktisk er vand i form af is på Månen. Ikke på overfladen, men gemt i undergrunden især i de polare områder.

Denne opdagelse har helt ændret vores opfattelse af den rolle, som Månen kan komme til at spille for fremtidens rumfart. Den viser også, at nogle få landinger, selv med astronauter, slet ikke er nok til at forstå en anden klode.

En grundig udforskning kræver tid og mange rumsonder, som kan udforske hele kloden og ikke bare nogle få landingssteder.

En kostbar skat

Der er lige fra begyndelsen blevet passet fantastisk godt på de prøver fra Månen, som Apollo-astronauterne bragte hjem.

De blev indsamlet på Månen og anbragt i små poser, men inden astronauterne forlod Månen, blev prøverne overført til aluminiumskasser, som derpå blev hermetisk forseglede.

På denne måde blev stenene opbevaret under det samme vakuum, som er på Månen.

Desuden var man i begyndelsen bange for, at der måske kunne være farlige mikroorganismer i prøverne, som derfor skulle holdes helt isoleret.

Så man var ekstremt forsigtige med at åbne kasserne på det såkaldte Lunar Receiving Laboratory i Houston – hvor man i øvrigt stadig gemmer de mange prøver, der endnu ikke er blevet undersøgt.

Det sker ud fra det synspunkt, at der hele tiden udvikles nye analysemetoder, og at det derfor giver mening at gemme nogle prøver til fremtiden.

Den gamle måne

Allerede før Apollo var det klart, at Månens kraterdækkede landskab var meget gammelt, men først da geologerne fik mulighed for at datere de mange måneprøver, astronauterne havde bragt hjem, blev det muligt at give en mere præcis alder.

Dateringen sker ved at se på henfaldet af de radioaktive materialer, prøverne indeholder. Og her var resultaterne klare:

Månens klipper er ufatteligt gamle med aldre på mellem 3 og 4,5 milliarder år.

De yngste prøver kom fra de mørke lavasletter på Månens forside, de såkaldte have. Navnet skyldes, at astronomer førhen mente, at de mørke områder på Månen var have af vand, ligesom Jordens have.

I dag ved vi, at havene er dannet ved enorme nedslag af store asteroider på 100 km. eller derover. Nedslagene har været så voldsomme, at de har kunnet slå hul på Månens skorpe, med det resultat at lava er strømmet op fra det indre.

Kortvarigt har der så været et hav på Månen, men det har været et hav af flydende lava, som hurtigt er størknet.

Netop fordi havene er forholdsvis flade og uden ret mange store kratere, blev de valgt som landingssteder for de første Apollo-flyvninger. Ved at datere den størknede lava, ved vi nu, at havene på Månen blev dannet for mellem 3,1 og 3,8 milliarder år siden.

Senere blev man mere dristig og landede i de såkaldte højlandsområder. Det er de lyse områder på Månen. De findes på forsiden, men især på bagsiden af Månen, som til gengæld mangler de mørke have. Ser vi på fordelingen af have og højland, så udgør havene 15 procent af Månens overflade, mens højlandet så udgør de resterende 85 procent.

Hvorfor der er denne forskel mellem Månens forside og bagside vil vi vende tilbage til.

Bjerge er dannet på minutter

Det er vanskeligt at lande i højlandet, som har mange store kratere og bjerge, men prøverne fra højlandet viste, at landskabet her var næsten en milliard år ældre end Månens have. Klipperne herfra blev nemlig dateret til at være over 4 milliarder år gamle, og enkelte af dem var med en alder på over 4,3 milliarder år næsten lige så gamle som Månen selv.

De mange kratere i højlandsområderne viser, at Månen, lige fra den blev dannet, har været udsat for et intenst bombardement af meteorer og asteroider.

Det har sandsynligvis ført til, at Månen i den første tid efter sin dannelse på grund af varmen fra de mange nedslag var helt dækket af et hav af flydende magma.

At der kun er forholdsvis få store kratere på de langt yngre lavasletter viser så, at det meget intense bombardement stort set er holdt op for omkring tre milliarder år siden, da Månen var 1,5 milliarder år gammel. For tre milliarder år siden var livet lige opstået på Jorden.

Bjergene i højlandet er dannet på en ganske anden måde end Jordens bjerge. Jordens bjerge er foldebjerge, dannet over mange millioner år, når de store kontinentalplader støder sammen – netop hvad vi oplever i Himalaya.

Derimod er alle Månens bjerge dannet på minutter eller timer. Bjergene er nemlig ikke andet end materiale, der er slynget op ved meteornedslag og så faldet ned på overfladen igen.

Den døde Måne

Naturligvis blev prøverne undersøgt for selv det svageste spor af liv – men man fandt intet, hverken fossiler eller organiske stoffer. Så Månen blev hurtigt erklæret for helt død, og det betød også, at man efter Apollo 14 holdt op med at give astronauterne tre ugers karantæne.

Geologerne bemærkede også, at der var noget særligt ved de klipper, man undersøgte. De var alle det, man kalder for magmatiske eller vulkanske bjergarter. De er altså skabt af smeltet sten. Man fandt ingen af de bjergarter, der dannes ved aflejring i vand, som sandsten.

Da man med datidens analysemetoder heller ikke kunne finde spor af vand i prøverne, erklærede geologerne så Månen for at være totalt tør. Det var nu noget forhastet.

Geologerne havde nemlig ikke taget højde for, at alle Apollo-prøverne stammer fra de ækvatoriale områder, hvor temperaturen i løbet af den to uger lange dag kan stige til næsten 130 grader – og det er jo langt varmere end selv den meget tørre Sahara-ørken.

Men der findes områder nærmere Månens poler, hvor temperaturen er lavere. Her findes også kratere, hvis bund altid ligger i skygge, og hvor temperaturen aldrig kommer over -180 grader, hvilket svarer til temperaturen på Saturns ismåner.

Det er netop i disse områder, man i de senere år har fundet tegn på vand, og denne opdagelse er nok den vigtigste opdagelse, der er blevet gjort efter månelandingerne.

Den våde Måne

Det var en af den slags små notitser, som er lette at overse i den daglige nyhedsstrøm, men i april 2019 dukkede nogle nye resultater op fra en satellit med det mærkelige navn LADEE, der kredser om Månen.

LADEE er et akronym, som står for Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer, altså en satellit der har til opgave at studere den yderst tynde atmosfære, der omgiver Månen. Faktisk er Månens atmosfære så tynd, at det kræver ganske følsomme instrumenter for overhovedet at registrere, at den findes.

LADEE har gennem flere år stille og roligt målt atmosfæren, mens den kredsede om Månen, og nu har en analyse af resultaterne vist noget overraskende. En gang i mellem var der ekstra meget vanddamp i atmosfæren, og det skete når Månen blev ramt af en meteorsværm.

Vi ved, at selve overfladen er meget tør, men når en tilstrækkelig stor partikel rammer overfladen, så kan den slå et hul ned til lag bare få centimeter nede, som indeholder spor af vand. Dette vand kan så i form af damp komme op gennem hullet og sprede sig ud i den meget tynde atmosfære.

Man fandt 29 eksempler på sådanne hændelser, og hver af dem passede med, at Månen var ramt af en meteorsværm. Målingerne viste således to ting:

• Der er vand på Månen,
• men hvert år taber Månen også mindst 200 ton vand som følge af nedslag.

Sydpolsområdet er interessant

LADEE's målinger er i virkeligheden en bekræftelse på noget, man har vidst i mange år, nemlig at der er vand på Månen.

Det tog dog lidt tid, før astronomerne ville acceptere tanken om vand på Månen, især fordi de hjembragte måneprøver med de målemetoder, man havde dengang, overhovedet ikke viste tegn på vand eller bare nogensinde at have været i kontakt med vand.

Men som årene gik, kom der flere ubemandede sonder i bane om Månen, og de viste tegn på vand i undergrunden. Ikke meget - for selv hvor der er mest vand, er Månen mere tør end sandet i Sahara.

Ikke overraskende viste det sig, at de stærkeste spor af vand var i de polare egne, især nede ved Månens sydpol – altså langt fra de steder nær ækvator, hvor Apollo var landet.

I 2009 blev så det helt afgørende forsøg gennemført. Sidste trin af en Atlas-raket ramte for fuld fart Månen nede ved sydpolen. Herved blev der slynget en masse støv og gas op. NASA have været så snedig, at en særlig bygget satellit fulgte lige i hælene på raketten, i en bane, der førte den lige gennem skyen af gas og støv efter nedslaget.

Den endelige analyse af målingerne viste, at massen af vanddamp har udgjort omkring 5 procent af det stof, der blev slynget ud, og alene denne måling har ført til, at sydpolsområdet er blevet særdeles interessant for dem, der planlægger en base på Månen.

Kan vulkaner gå i udbrud på Månen?

En anden uventet opdagelse efter Apollo har været, at der måske stadig kan findes aktive vulkaner. Baseret på Apollo var geologerne ret sikre på, at aktive vulkaner på Månen tilhørte en fjern fortid for mere end en milliard år siden.

Den højeste vulkanske aktivitet fandt sted for mellem 3 og 3,8 milliarder år siden.

I 1971 fandt Worden på Apollo 15 så et område, der virkede som et forholdsvis ungt vulkansk område. Det skete, da han kredsede rundt om Månen, mens hans kolleger Scott og Irwin morede sig med at køre rundt i Appeniner-bjergene.

Området blev kaldt for Ina, og i mange år troede man, at Ina var undtagelsen, der bekræftede formodningen om, at Månen i dag er geologisk død og uden vulkanisme.

Men så kom NASA's store satellit Lunar Reconaissance Orbiter, også kaldet LRO, i 2009, og dens meget skarpe billeder viste, at Ina ikke er enestående, da man nu kender omkring 70 lignende tilfælde.

Billederne fra LRO tyder stærkt på, at der har været aktive vulkaner på Månen for mindre end 100 millioner år siden, altså mens der gik dinosaurer rundt på Jorden.

Det er geologisk set ikke særligt længe siden, så det kan ikke udelukkes, at vi med lange mellemrum stadig kan opleve et vulkanudbrud på Månen.

Ny Theia-teori om Månens dannelse

Der skulle gå nogle år efter månelandingerne, før prøverne var analyseret så grundigt, at man kunne bruge resultaterne til at fremsætte en helt ny teori for Månens dannelse.

Hvordan Månen er dannet, har altid været et stort mysterium i astronomien, og der har gennem årene været fremsat mange teorier. Dem vil vi ikke komme ind på her, men i stedet koncentrere os om den teori, der blev fremsat af fire astronomer i 1975 baseret på prøverne fra Månen.

Teorien går i korthed ud på, at den helt unge Jord blev ramt af en klode, kaldet Theia, for omkring 4,5 milliarder år siden. På det tidspunkt var Jorden mindre end 100 millioner år gammel, og udover de planeter vi kender i dag, rummede Solsystemet dengang mange store og små kloder, som nu er forsvundet.

Der er sket et utal af sammenstød i det unge Solsystem, og de mange kratere, vi finder overalt i Solsystemet, er netop et spor fra denne fjerne fortid.

At Jorden dengang kunne blive ramt af en forholdsvis stor klode, er derfor ikke helt usandsynligt. Theia har efter teorien været på størrelse med Mars, og sammenstødet er bestemt ikke gået stille for sig.

Man kan beregne, at alene den varme, der blev udviklet ved sammenstødet, har været nok til at smelte hele Jordens overflade så grundigt, at Jorden i århundreder eller måske årtusinder efter sammenstødet har haft en overfladetemperatur på over 2.000 grader.

Klippemateriale fra Jorden og Månen ligner hinanden

Jorden overlevede sammenstødet, men det gjorde Theia ikke. Den blev mere eller mindre opslugt af Jorden, og man mener, at Theias kerne sank så dybt ned i Jorden, at den smeltede sammen med Jordens kerne.

Utallige billioner af ton klippemateriale både fra Jorden og Theia blev slynget ud i rummet, og noget af det samlede sig til Månen, der startede sit liv som en meget varm klippemasse, dækket af et hav af flydende magma.

Teorien er baseret på, at der er en meget stor lighed mellem måneprøverne og klipper fra Jorden. Især har man hæftet sig ved, at forholdet mellem forskellige isotoper af stoffer som ilt og Titanium er det samme på Månen som på Jorden.

Derfor er det nærliggende at antage, at meget af Månens stof oprindeligt er kommet fra Jorden – men på den anden side ville man nok også forvente at finde noget stof fra Theia med en anden isotopsammensætning end Jorden.

Dette problem er muligvis blevet løst ved en ny teori, der beskriver sammenstødet mellem Jorden og Theia som et strejfende sammenstød, der skete på et tidspunkt, hvor Jordens overflade i forvejen var smeltet.

Simulationer viser, at ved et sådant sammenstød ville der blive slynget så meget materiale ud fra Jordens smeltede overflade, at materiale fra Theia kun ville udgøre en ret lille del af Månen, som derfor ville få en isotopsammensætning meget tæt på Jordens.

Theia-teorien har stadig sine problemer, men det er den bedste vi har i dag, og den kan faktisk også forklare meget af det, vi ved om Månen, således hvorfor Månen indeholder så få af de såkaldte volatiler, som er stoffer med et lavt smelte- eller kogepunkt og derfor er letfordampelige. De forsvandt nemlig dengang Månen var meget varm og med en for lille tyngdekraft til at holde på disse flygtige stoffer.

Da Jorden var en sol, og Månen fik en bagside

Teorien om Månens dannelse har givet en mulig forklaring på den mærkelige forskel mellem Månens forside og bagside.

I mange hundrede år efter sammenstødet var Jorden meget varm med en temperatur på over 2.000 grader. Det betød, at Jorden var lige så varm på overfladen som en svag stjerne.

På det tidspunkt var den helt nydannede Måne meget tæt på Jorden - afstanden var måske kun 10.000 km - og det betød, at den side, der vendte mod Jorden, næsten havde to sole på himlen, nemlig den rigtige Sol og så Jorden.

Det gjorde den side, der vender mod Jorden, så varm, at noget af overfladen simpelthen fordampede. Dampene drev hen over Månen og blev fortættet over den køligere bagside.

Herved fik Månens bagside dannet sin 100 km tykke skorpe, som er ganske svær at slå hul på. På forsiden af Månen blev skorpen tyndere, kun omkring 60 km.

Det gjorde det muligt langt senere for større asteroider at slå hul på skorpen og få magma til at vælte op, og på den måde danne de mørke have på Månen, som derfor kun findes på forsiden.

Månen har stået for Jordlivets stabile udvikling

Teorien om Månens dannelse har ført til en omfattende diskussion om, hvilken betydning en stor måne som vores har haft for livets udvikling her på Jorden.

Hvis det viser sig, at Månen har haft en helt afgørende betydning, så kan det betyde, at liv måske er sjældent i universet, fordi dobbeltplaneter som Jorden og Månen sandsynligvis er sjældne.

Meningerne er som næsten altid delte, men der er en række gode argumenter for, at Månen har spillet en meget vigtig rolle for både Jordens og livets udvikling. To af de vigtigste argumenter er:

• Jordens aksehældning
• Tidevandet

Jorden er påvirket af tyngdekraften fra Solen, Månen og naboplaneter som Venus og Jupiter. Beregninger viser, at det kan få Jordens aksehældning til at variere enormt, hvis der ikke er en stabiliserende faktor, og denne faktor er Månen.

For tiden er Jordens aksehældning 23,5^o, og så vidt vi ved, har den ikke ændret sig mere end et par grader gennem tiderne. Denne stabilitet har været med til at holde Jordens klima nogenlunde konstant, selv om der naturligvis har været perioder med både varmere og koldere klima end i dag.

Det har været en enorm fordel for livet her på Jorden, da liv jo trives bedst, hvis der ikke er alt for store og hyppige udsving i klimaet.

Månen har altså været afgørende for at give Jorden en så rolig udvikling, at livet har kunnet følge med. Tænk, hvis Jordens aksehældning havde ændret sig så meget, at Solen fra at stå over ækvator, efter få millioner år kom til at stå over en af polerne.

Tidevandskræfterne fik livet op på land

Da Månen blev dannet, var den nok mindre end 30.000 km fra Jorden. Denne ringe afstand skabte enorme tidevandskræfter, og resultatet har været, at høje tidevandsbølger på måske flere hundrede meter har fejet hen over Jorden.

De stærke tidevandskræfter har haft to konsekvenser:

• De har bremset Jordens rotation, som dengang var meget hurtig med et døgn på bare 5-6 timer,
• og de har ført Månen længere væk fra Jorden.

Denne udvikling fortsætter stadig, men nu på en meget mere dæmpet måde. Da dinosaurerne herskede, var døgnets længde bare 23 timer. Nu er døgnet på 24 timer og bliver 1,7 millisekunder længere hvert århundrede. Månen bevæger sig også stadig længere bort fra Jorden, og det sker med en fart på 3,8 cm om året.

Gennem hele Jordens historie har tidevandet hver dag oversvømmet lavtliggende områder ved højvande. Det har haft den konsekvens, at livet, der jo begyndte i havet, er blevet bragt i forbindelse med det faste land.

Når det så blev lavvande, ville de fleste organismer dø, men over millioner af år har der udviklet sig planter og dyr, der kunne overleve på landjorden.

Tidevandet og dermed Månen har således haft betydning for livets udvikling her på Jorden, ved at give livet en mulighed for at forlade havet og komme op på land.

Har Månen gjort Jorden beboelig?

Nogle geologer mener endda, at Månen har haft en endnu større betydning. Dengang Månen var meget tæt på Jorden, har tidevandskræfterne været så kraftige, at de har kunnet mærkes dybt ned i Jordens indre.

Det har givet bevægelse i klippemasserne og måske helt nede i Jordens kerne, som derved er blevet varmet op.

Og det er jo netop bevægelse af flydende metal i Jordens kerne, der er årsag til Jordens magnetfelt, mens bevægelse i smeltet klippe dybt nede i Jorden har givet anledning til pladetektonikken. Hvis denne teori holder, har Månen været helt afgørende for at gøre Jorden beboelig.

Magnetfeltet beskytter os mod partikelstrålingen fra Solen, og pladetektonikken er en afgørende faktor for at holde Jordens klima så nogenlunde konstant, fordi den over lange tidsrum på millioner af år kan regulere atmosfærens indhold af CO₂.

Så vi har meget at takke Månen for. Hverken Venus eller Mars har store måner, magnetfelter eller pladetektonik, og hvis der findes liv, er det i hvert fald ikke noget, som bare minder en lille smule om det rige liv her på Jorden.

Den flygtigt levende Måne

Da man begyndte at analysere prøverne fra Apollo, fandt man hverken spor af liv eller vand. Siden fandt man vand på Månen, og spørgsmålet er nu, om man kan forestille sig, at der også har været liv på Månen.

Hvis det har været tilfældet, er det i hvert fald meget længe siden, for i dag er Månen slet ikke egnet til at rumme liv. Men vi ved jo også, at Månen ikke altid har været den øde og kraterdækkede klode uden atmosfære, som vi oplever i dag.

Vi skal helt tilbage til tiden kort efter Månens dannelse, hvor overfladen var dækket af et dybt hav af smeltet lava. Månen har været så varm, at den har lyst med et svagt rødligt lys – bestemt ikke et sted, man ville vente at finde liv.

To forskere, Schulze-Makuch og Crawford, har alligevel fremsat en teori for, hvordan der i disse længst svundne tider kan have været liv på Månen.

Deres udgangspunkt er, at afkølingen af det store lavahav på Månen sandsynligvis var ledsaget af en kraftig udgasning af blandt andet vanddamp fra de smeltede klipper. Månen var på vej til at få sin første atmosfære, som dog ikke har holdt ret længe på grund af Månens ringe tyngdekraft.

Ifølge nye beregninger har udgasningen været stærk nok til at give Månen en midlertidig atmosfære med et tryk på hele 10 millibar. Det er kun én procent af trykket i Jordens nuværende atmosfære, men det er nok til, at der har kunnet dannes søer og måske endda et mindre hav af vand på Månen.

Det hele har været flygtigt, for Månen har en tyngdekraft, der er for lille til at holde på en atmosfære i mange millioner år. Men over kortere tidsrum på nogle få millioner år har det nok været muligt.

Et kort astronomisk øjeblik

Det har i alle tilfælde været en noget ustabil atmosfære, for to kræfter påvirkede atmosfæren i hver sin retning. Udgasning fra lavaen forøger atmosfærens tæthed og giver den dermed en forlænget levetid.

På den anden side har enorme nedslag på Månen kunnet slynge store dele af atmosfæren ud i rummet og derved gøre den tyndere, så atmosfærens tæthed og tryk har nok varieret en del i den forholdsvis korte tid på måske nogle millioner år, den har eksisteret.

Omkring en milliard år efter denne første fase efter Månens dannelse, gennemgik Månen en periode med en voldsom vulkanisme, som kan have tilført den tynde atmosfære nye gasser og vanddamp.

Med lidt god vilje kunne man så sige, at den meget unge Måne har haft en eller to kortvarige perioder, hvor der har været mulighed for, at liv kunne opstå– men det betyder jo ikke, at det er sket.

De få millioner år for længe, længe siden, hvor Månen måske har haft mulighed for liv, er astronomisk set et så kort øjeblik, at det er meget lidt sandsynligt, at livet har haft tid til at indfinde sig her – selvom vi nu ved, at livet kom ganske hurtigt til Jorden, da betingelserne var til stede.

Har Jorden også hjulpet Månen?

Men der er en anden mulighed. Schulze-Makuch og Crawford har et forslag:

Jorden kan have hjulpet til.

Vi er tilbage i en tid, hvor livet på Jorden nok lige var opstået, men også en tid, hvor Jorden ret hyppigt blev ramt af store meteorer, kometer og asteroider.

Disse nedslag har sikkert slået en masse mikroorganismer ihjel, men nogle er blevet slynget ud i rummet. Og dengang var vejen til Månen jo ikke så lang.

Nogle ganske få mikroorganismer kan være kommet til Månen, måske indlejret i sten eller klippestykker, og hvis bare nogle få har overlevet denne rejse, kunne det tænkes, at de har fået fodfæste på Månen i den korte tid, hvor der var en atmosfære.

Vi ved det naturligvis ikke, men måske kan det alligevel være en ide at lede efter spor af liv i de allerældste klipper på Månen. Vi ved jo nu, at vi ikke kan tage de prøver, vi allerede har fra Månen, for den endelige sandhed.

Der er masser af steder, der aldrig er blevet undersøgt, og hvem ved, hvad vi vil finde, hvis vi begynder at hente prøver op fra Månens undergrund?