Ny undersøgelse kaster lys over Månernes langsomme tilbagetog fra den frosne Jord

En undersøgelse ledet af University of Colorado Boulder forskere giver ny indsigt i Månens overdrevne ækvatoriale bule, et træk, der størknede på plads for over fire milliarder år siden, da Månen gradvist tog afstand fra Jorden.

Forskningen sætter parametre for, hvor hurtigt Månen kunne have trukket sig tilbage fra Jorden og antyder, at den spirende planets hydrosfære enten var ikke-eksisterende eller stadig frosset på det tidspunkt, indirekte understøtter teorien om en svagere, svagere Sol, der dengang udstrålede omkring 30 procent mindre energi, end den gør i dag.

"Månens fossile bule kan indeholde hemmeligheder om Jordens tidlige udvikling, som ikke blev registreret andre steder, " sagde Shijie Zhong, en professor i CU Boulders Institut for Fysik og medforfatter af den nye forskning. "Vores model fanger to tidsafhængige processer, og det er første gang, nogen har været i stand til at sætte tidsskalabegrænsninger på tidlig månens recession."

Månen trækker sig i øjeblikket tilbage fra Jorden med en hastighed på omkring 4 centimeter om året ifølge månelaser-observationer fra Apollo-missionerne. Recessionen menes at skyldes gravitations- eller tidevandsinteraktion mellem Jorden og Månen. Den samme proces får også Jordens rotation til at sænke farten og dagen på dagen til at stige.

Forskere har teoretiseret, at tidevands- og rotationskræfter formede Månen, efter at den var adskilt fra Jorden. afkølet og flyttet længere fra planeten. Virkningerne af disse kræfter fladede Månen lidt ud ved dens poler og størknede en permanent bule i måneskorpen, skabe træk kendt som fossil bule. For omkring 200 år siden, Den franske matematiker og fysiker Pierre-Simon Laplace fastslog, at Månens ækvatoriale bule var 20 gange for stor til dens rotationshastighed på én omdrejning pr. måned.

Timingen og de nødvendige betingelser for denne fossile buledannelse er stort set ukendt, da der aldrig er blevet formuleret fysiske modeller for denne proces. Ved at bruge en første af sin slags dynamisk model, Zhong og hans kolleger fastslog, at processen ikke var pludselig, men ret langsom, varer flere hundrede millioner år, da Månen bevægede sig væk fra Jorden under Hadean-æraen, eller for omkring 4 milliarder år siden.

Men for at det skulle have været tilfældet, Jordens energispredning som reaktion på tidevandskræfter - som i vid udstrækning styres af havene for den nuværende Jord - skulle have været stærkt reduceret på det tidspunkt.

"Jordens hydrosfære, hvis det overhovedet eksisterede på den hadiske tid, kan have været frosset helt ned, som næsten ville have elimineret tidevandsspredning eller friktion, " sagde Zhong, tilføjer, at en svagere, svagere unge Sol kunne have gjort sådanne forhold mulige i teorien.

Hypotesen "Snebold Jorden" er tidligere blevet foreslået for den neoproterozoiske æra for cirka 600 millioner år siden baseret på geologiske optegnelser. Lignende ideer har også adresseret muligheden for en svagere ung sol, men direkte observationsbevis i den geologiske optegnelse mangler i øjeblikket, gør det til genstand for debat blandt videnskabsmænd.

Forskerne planlægger at fortsætte med at optimere deres model og vil forsøge at udfylde andre videnshuller om Månen og Jordens tidlige dage for mellem 3,8 og 4,5 milliarder år siden.

Undersøgelsen blev for nylig offentliggjort online i Geofysiske forskningsbreve , et tidsskrift fra American Geophysical Union.