Månens hulede overflade fortæller en historie om gentagne påvirkninger over en lang periode. Mens Jordens aktive geologi sletter de fleste beviser for påvirkninger, har Månen ingen mekanisme, der kan gøre det samme. Så der sidder den, et tydeligt bevis på en fortid, der er rig på indflydelse.
Den synlige registrering af månekrater bruges til at forstå Jordens dannelse og historie, da perioder med hyppige påvirkninger ville påvirke begge kroppe på samme måde. Men noget er galt i vores forståelse af Månens historie. Datering af nedslagskrater, asteroidedynamik, måneprøver, simuleringer, der danner stødbassiner og modellering af måneevolution, tyder alle på, at der mangler beviser fra Månens tidligste nedslag.
Ny forskning siger, at der var endnu flere store, bassindannende påvirkninger, end vi tror. Forskere mener, at nogle af disse påvirkninger efterlod krateraftryk, der er næsten usynlige.
Forskningen dykker ned i Månens gamle magmafase. Tidligt i sin historie var Månen et stort, globalt hav af magma. Store påvirkninger, der skete, da magmaen afkølede over millioner af år, kan have sat deres spor. Men de ville ikke ligne aftryk fra nedslag, når Månen var solid.
Det nye blad har titlen ' Store nedslagskrater under størkning af månens magmahav .' Det er offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications. Hovedforfatteren er lektor Katarina Miljkovic, fra Curtins School of Earth and Planetary Science og Space Science and Technology Centre.
For over fire milliarder år siden størknede månens magmahav. Påvirkninger, der opstod i løbet af den tid, mens Månen afkølede, efterlod krateraftryk, der er næsten usynlige.
I en pressemeddelelse sagde hovedforfatter Miljkovic: 'Disse store nedslagskratere, ofte omtalt som nedslagsbassiner, dannet under månens magmahavstørkning for mere end fire milliarder år siden, burde have produceret kratere med et anderledes udseende sammenlignet med dem, der blev dannet senere. i geologisk historie.'
Det tog millioner af år for den unge smeltede måne at køle ned. I løbet af den tid var overfladen blød, og selvfølgelig ville nedslag efterlade meget andre aftryk, end hvad vi ser på Månens overflade nu.
'En meget ung måne var dannet med et globalt magmahav, der blev afkølet over millioner af år, for at danne den måne, vi ser i dag,' sagde Miljkovic. 'Så når asteroider og andre kroppe rammer en blødere overflade, ville det ikke have efterladt så alvorlige aftryk, hvilket betyder, at der ville være lidt geologiske eller geofysiske beviser for, at nedslaget havde fundet sted.'
Tycho-krateret er et af Månens lyseste. Den er relativt ung, omkring 108 millioner år gammel. Et strålesystem af radiale striber af materiale er synligt centreret om Tycho. Påvirkningerne, der skete, da Månen var et kølende magmahav, ville se meget anderledes ud. Billedkredit: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=51289
'Tidsrammen for størkningen af månens magmahav varierer betydeligt mellem forskellige undersøgelser, men den kunne være blevet forlænget nok til at opleve nogle af de store nedslagsbombardementhistorier, der er typiske for de tidligste perioder af solsystemets evolution,' sagde Miljkovic.
Forskere er ikke sikre på, hvornår månens magmahav er afkølet og størknet. Forskellige undersøgelser har givet forskellige resultater. Nogle undersøgelser tyder på, at det afkøles inden for omkring 10 millioner år efter det er dannet, nogle undersøgelser siger meget længere, op til 200 millioner år. Og anden forskning viser, at nogle regioner afkølede meget langsommere, hvilket tog op til 500 millioner år at størkne. 'Radiogene måneskorpealdre spænder fra 4,47~Ga til 4,31~Ga, hvilket stort set falder inden for dette interval ...' skriver forfatterne i deres papir.
Forskerne tror, at den delvist størknede måne ville have haft et lavviskositetslag mellem skorpen og kappen, lidt ligesom et smeltelag. Når en asteroide, der er stor nok til at skabe et nedslagsbassin, ramte Månen, ville bassinet '...være modtagelig for øjeblikkelig og ekstrem afslapning af skorpene og danne næsten uidentificerbare topografiske og skorpetykkelsessignaturer.' Beviser for disse påvirkninger kan muligvis ikke spores, hvilket passer med andre beviser, der viser, at Månen blev udsat for flere påvirkninger tidligt i Jord-Måne-evolutionen.
Denne figur fra undersøgelsen viser gennemsnitlige profiler af overfladerelief og skorpe-kappe-grænseflade for to grupper af stødbassiner. Det øverste panel viser profiler for tre gamle nedslagsbassiner dannet, da Månen stadig var delvist smeltet. Bunden viser to yngre nedslagsbassiner fra dengang Månen var fast. Bemærk de tydelige kraterkantprofiler i det nederste panel, som mangler i toppanelet. Billedkredit: Milkjovic et al 2021.
Månesten indsamlet under Apollo-programmet tyder på, at en række store nedslagsbassindannende nedslag skulle have fundet sted i løbet af Månens første 200 millioner år. Beviser tyder på, at kraterregistreringen fra den periode er ufuldstændig. Nyere forskning viser, at der kunne have været så mange som 200 bassindannende påvirkninger før 4,35 Ga, som ikke er medregnet i kraterregistret.
Denne figur fra undersøgelsen viser resultaterne af holdets simuleringer. Det øverste panel er til en 60 km diameter stødlegeme, der rammer Månen med 17 km/s, og det nederste panel er til en 120 km diameter stødlegeme, der rammer Månen med samme hastighed. Toppen svarer til størrelsen af stødet, der dannede Orientale- eller Nectaris-bassinerne, mens bunden svarer til størrelsen af stødet, der dannede Sydpolen Aitken-bassinet. Paneler til venstre viser de profiler, der skabes, når Månen ikke har noget smeltelag, og panelerne til højre viser profiler, der skabes, når et smeltelag sidder mellem skorpen og kappen. Resultaterne er i 3 timer efter påvirkningerne. Billedkredit: Milkjovic et al 2021.
Undersøgelsen viser, at mange gamle nedslagsbassiner ville være næsten uigenkendelige på Månen. Men at finde dem er vigtigt for at forstå Månens historie, og i forlængelse heraf også historien om Jordens dannelse og de andre planeter. Det viser også, at mange nedslagsbassiner, inklusive Sydpolen Aitken-bassinet, blev dannet, da Månen ikke var helt størknet, og stadig havde et smeltelag mellem skorpen og kappen.
'Disse bassiner ville have dannet sig med en anden topografisk og skorpesignatur sammenlignet med yngre bassiner, så længe smeltelaget var >10? km tykt,' skriver forskerne i deres papir.
Sammenlignet med yngre nedslagsbassiner dannet, da Månen var fast, ville disse gamle bassiner have mindre fremtrædende skorpetykkelsessignaturer, og '...den topografiske signatur ville ikke udvise fremtrædende koncentriske ringe. Faktisk er det sådan, at jo tykkere smeltelaget og jo tyndere skorpen er, jo større er sandsynligheden for, at bassinet slet ikke ville kunne genkendes i kraterregistret...', skriver de.
De afslutter deres papir med at sige, at antallet af gamle nedslagsbassiner er svært at begrænse. De påpeger også, at deres arbejde er '... i overensstemmelse med de seneste forudsigelser om højere nedslagsstrømme i den præ-nektariske epoke, end der udledes af den observerbare månekrateringsoptegnelse.'
Denne figur fra undersøgelsen viser radiale profiler af påvirkningerne ved afslutningen af simuleringen. Toppen er fra et slaglegeme med en diameter på 60 km, og det nederste er fra et slaglegeme med en diameter på 120 km. Forskellene mellem simuleringer med et smeltelag og uden et smeltelag er tydelige. Billedkredit: Milkjovic et al 2021.
At forstå tidlige indvirkninger på Månen er en del af forståelsen af de tidligste epoker i solsystemet, og hvordan planeterne og Månen blev dannet. Der er forskelle mellem teori og beviser, når det kommer til månekrater og Månens dannelse. 'I denne forskning satte vi os for at forklare uoverensstemmelsen mellem teori og observationer af månekasseregistreringen,' sagde lektor Miljkovic.
'At oversætte denne opdagelse vil hjælpe fremtidige forskere med at forstå den påvirkning, som den tidlige Jord kunne have oplevet, og hvordan den ville have påvirket vores planets udvikling,' sagde Miljkovic.
Mere:
- Pressemeddelelse: Curtin-forskning kaster lys over Moon's ældste geologiske aftryk
- Forskning: Store nedslagskrater under størkning af månens magmahav
- Universet i dag: Apollo 17-astronauter bragte prøver hjem fra det ældste nedslagskrater på månen