Forskning hjælper med at forklare dannelsen af ​​ringkrater på månen

Ved hjælp af data fra NASA's Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) mission, videnskabsmænd har kastet nyt lys over dannelsen af ​​en enorm tyreøje-formet nedslagsfunktion på Månen. Fundene, beskrevet i to artikler publiceret i tidsskriftet Videnskab , kunne hjælpe videnskabsmænd med bedre at forstå, hvordan disse slags gigantiske påvirkninger påvirkede Månens tidlige udvikling, Mars og Jorden.

Dannet for omkring 3,8 milliarder år siden, Orientale-bassinet er placeret på den sydvestlige kant af Månens nærside, bare næsten ikke synlig fra Jorden. Bassinets mest fremtrædende træk er tre koncentriske ringe af sten, hvoraf den yderste har en diameter på næsten 580 miles.

Forskere har i årevis diskuteret, hvordan disse ringe blev dannet. Takket være målrettede nærpassager over Orientale af dobbelt GRAIL-rumfartøjet i 2012, missionsforskere tror, ​​de endelig har fundet ud af det. GRAIL-dataene afslørede nye detaljer om Orientales indre struktur. Forskere brugte disse oplysninger til at kalibrere en computermodel, der, for første gang, var i stand til at genskabe ringenes dannelse.

"Store påvirkninger som den, der dannede Orientale, var de vigtigste drivkræfter for forandring på planetariske skorper i det tidlige solsystem, " sagde Brandon Johnson, en geolog ved Brown University, hovedforfatter til den ene af artiklerne og medforfatter til den anden. "Takket være de enorme data leveret af GRAIL, vi har en meget bedre idé om, hvordan disse bassiner dannes, og vi kan anvende den viden til store bassiner på andre planeter og måner."

I en af ​​de Videnskab papirer, et forskerhold ledet af MIT's Maria Zuber, en brun ph.d. bestå, udførte en detaljeret undersøgelse af de data, der blev returneret af GRAIL.

"I fortiden, vores syn på Orientale-bassinet var i høj grad relateret til dets overfladetræk, men vi vidste ikke, hvordan undergrundsstrukturen så ud i detaljer. Det er som at prøve at forstå, hvordan den menneskelige krop fungerer ved blot at se på overfladen, "sagde Jim Head, en geolog hos Brown, GRAIL videnskabsteammedlem og medforfatter til forskningen. "Det smukke ved GRAIL-dataene er, at det er som at sætte Orientale i en røntgenmaskine og lære meget detaljeret, hvad overfladeegenskaberne svarer til i undergrunden."

Et af de vigtigste mysterier, som dataene hjalp med at løse, involverer størrelsen og placeringen af ​​Orientales forbigående krater, den indledende fordybning, der blev skabt, da slaglegemet blæste materiale væk fra overfladen. Ved mindre påvirkninger, det oprindelige krater er efterladt. Men ved større kollisioner, tilbagespringet af overfladen efter stødet kan nogle gange udslette ethvert spor af det indledende stødpunkt.

Nogle forskere havde troet, at en af ​​Orientales ringe kunne repræsentere resterne af det forbigående krater. Men GRAIL-dataene viste, at det ikke er tilfældet. I stedet antyder Orientales tyngdekraftsignatur, at det forbigående krater var et sted mellem dets to indre ringe, måler mellem 200 og 300 miles på tværs. Eventuelle genkendelige overfladerester af det krater blev slettet efter kollisionen.

Begrænsning af størrelsen af ​​det forbigående krater gjorde det muligt for teamet at estimere, hvor meget materiale der blev sprængt ud af overfladen under kollisionen. Holdet beregner, at omkring 816, 000 kubikmil sten blev sprængt væk.

Til hoved, disse resultater hjalp med at binde år sammen til forskning i Orientale.

"Jeg skrev mit første papir om Orientale Basin i 1974, for mere end fyrre år siden, og jeg har studeret det lige siden, " sagde han. "Vi ved nu, hvilke dele af skorpen der blev fjernet, hvilke dele af kappen og det dybere indre blev løftet, og hvor meget ejecta der blev fjernet og omfordelt over hele Månen."

Modellering af Orientales ringe

For det andet papir, Johnson ledede et team af forskere, der brugte GRAIL-dataene til at udvikle en computermodel af virkningen og dens eftervirkninger. Den model, der bedst passer til GRAIL-dataene, anslår, at Orientale blev dannet af et objekt omkring 40 miles på tværs, der rejser med omkring 9 miles i sekundet.

Modellen var i stand til at genskabe Orientales ringe og forklare, hvordan de blev dannet. Det viste, at da skorpen vendte tilbage efter påvirkningen, varme og duktile klipper i undergrunden strømmede indad mod nedslagspunktet. Den indadgående strøm fik skorpen ovenover til at revne og glide, danner klipperne, flere kilometer højt, der udgør de to yderste ringe.

Den inderste ring blev dannet ved en anden proces. Ved mindre påvirkninger, skorpens tilbageslag kan danne en masse materiale i midten af ​​et krater, kaldet en central top. Men Orientales centrale top var for stor til at være stabil. Det materiale strømmede tilbage udad, til sidst forhøjet på en cirkulær måde, danner den indre ring.

"Dette var en virkelig intens proces, " sagde Johnson. "Disse flere kilometer lange klipper og den centrale ring blev alle dannet inden for få minutter efter det første stød."

Det er første gang en model har været i stand til at reproducere disse ringe, sagde Johnson.

"GRAIL leverede de data, vi havde brug for for at danne grundlag for modellerne, " sagde han. "Det giver os tillid til, at vi fanger de processer, der faktisk dannede disse ringe."

Ringbassiner andetsteds

Orientale er det yngste og bedst bevarede eksempel på et bassin med flere ringer overalt i solsystemet, men det er bestemt ikke den eneste. Bevæbnet med en forståelse af Orientale, videnskabsmænd kan undersøge, hvordan disse processer udspiller sig andre steder.

"Der er flere bassiner af denne art på Mars, "Johnson sagde "Men sammenlignet med Månen, der er meget mere geologi, der skete efter disse påvirkninger, der nedbryder dem. Nu hvor vi har en bedre forståelse af, hvordan bassinerne er dannet, vi kan få bedre mening om de processer, der kom efter. "

Head siger, at denne forskning er endnu et eksempel på, hvordan vores egen måne hjælper os med at forstå resten af ​​solsystemet.

"Månen er på nogle måder et laboratorium fuld af velbevarede funktioner, som vi kan analysere i detaljer, " sagde Head. "Takket være Maria Zubers ledelse, GRAIL fortsætter med at hjælpe os med at forstå, hvordan Månen udviklede sig, og hvordan disse processer relaterer sig til andre planeter og måner."