Månens form avviker fra en enkel sfære på en måte som forskere har kjempet for å forklare. Da månen avkjøles og stivnet for mer enn fire milliarder år siden, ble skulpturvirkningene av tidevanns- og rotasjonskrefter frosset på plass.
Astronomer tror månen dannet seg da en useriøs planet, større enn Mars, slo jorden i et stort, blikkende slag. En sky steg 13 700 kilometer over jorden, hvor den kondenserte til utallige faste partikler som gikk i bane rundt jorden. Over tid kombinerte disse måneskallene seg for å danne månen.
Så månen ble skulpturert av jordens tyngdekraft fra farten. Selv om forskere lenge har postulert at tidevannskrefter bidro til å forme den smeltede månen, gir den nye studien en mye mer detaljert forståelse av de ekstra kreftene som spiller.
Ian Garrick-Bethell fra UCSC og kolleger studerte topografiske data samlet av NASAs Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) og informasjon om månens tyngdekraftfelt samlet inn av byråets tvilling GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) romfartøy.
Ikke lenge etter månens dannelse ble jordskorpen koblet fra mantelen nedenfor av et mellomliggende hav av magma. Dette forårsaket enorme tidevannskrefter. Ved stolpene, der bøyningen og oppvarmingen var størst, ble skorpen tynnere, mens den tykkeste skorpen dannet seg ved ekvatorene. Garrick-Bethel likte dette med en sitronform med sitronens lange akse pekende på jorden.
Men denne prosessen forklarer ikke hvorfor bula nå bare finnes på bortre side av månen. Du kan forvente å se det på begge sider, for tidevannet har en symmetrisk effekt.
I 2010 fant vi et område som passer til tidevannsoppvarmingseffekten, men denne studien lot resten av månen åpne og inkluderte ikke tidevannsrotasjonsdeformasjonen. I denne artikkelen prøvde vi å bringe alle disse hensynene sammen, sier Garrick-Bethell i en pressemelding.
Eventuelle rotasjonskrefter vil føre til at den spinnende månen flates litt ved polene og bule ut i nærheten av ekvator. Det ville ha hatt en lignende effekt på månens form som tidevannsoppvarmingen gjorde - som begge etterlater forskjellige signaturer i månens tyngdekraftfelt. Fordi jordskorpen er lettere enn den underliggende mantelen, avslører gravitasjonssignaler variasjoner i månens indre struktur, hvorav mange kan skyldes tidligere krefter.
Interessant nok oppdaget Garrick-Bethell og kollegene at månens samlede tyngdekraftfelt ikke lenger er i samsvar med topografien. Månens lange akse peker ikke rett mot Jorden slik den sannsynligvis gjorde da månen først dannet seg; i stedet blir det utlignet med omtrent 30 grader.
"Månen som møtte oss for lenge siden har endret seg, så vi ser ikke lenger på månens urskinn," sa Garrick-Bethell. "Endringer i massefordelingen flyttet månens orientering. Kratrene fjernet litt masse, og det var også indre forandringer, sannsynligvis relatert til da månen ble vulkansk aktiv. ”
Detaljene og tidspunktet for disse prosessene er fortsatt usikre, men den nye analysen skal bidra til å belyse tidevanns- og rotasjonskrefter som er rikelig i hele solsystemet og galaksen. Tross alt har disse enkle kreftene bidratt til å forme vår nærmeste nabo og den fjerneste exoplaneten.
Resultatene er publisert i dag i Nature.
