Wissenschaftler lösen Rätsel um den Mond, das Wissenschaftlern seit Jahrzehnten Rätsel aufgibt | Wissenschaft | Nachricht

Laut Wissenschaftlern drehte sich der Mond um und bildete die Krateroberfläche, die wir heute sehen.

Forscher kombinierten Computersimulationen und Daten, um zu zeigen, wie Ozeane aus Magma über Milliarden von Jahren sanken und wieder zur Mondoberfläche aufstiegen, um ihre heutige Form zu bilden.

Astronomen sagen, dass diese Magma-Ozeane aufgrund der Gravitationsinstabilität über Jahrtausende hinweg schwankten.

Das amerikanische Forscherteam sagt, ihre Ergebnisse könnten wichtige Einblicke in die Entwicklung unseres Mondes liefern – und möglicherweise sogar für Planeten wie die Erde und den Mars.

Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren prallte ein kleiner Planet mit unserem eigenen jungen Planeten zusammen und schleuderte geschmolzenes Gestein in den Weltraum.

Im Laufe der Jahrtausende vermischten sich die entstehenden Trümmer langsam, kühlten ab und verfestigten sich – und bildeten unseren Mond.

Allerdings wurden die Einzelheiten, wie dieser Prozess ablief, unter Astronomen bislang heftig diskutiert.

Der größte Teil unseres Wissens über die Entstehung des Mondes stammt aus Analysen von Gesteinsproben, die Apollo-Astronauten vor über 50 Jahren gesammelt haben, kombiniert mit theoretischen Modellen.

Proben basaltischer Lavagesteine ​​zeigten überraschend hohe Titankonzentrationen, während spätere Satellitenbeobachtungen ergaben, dass sich diese titanreichen Vulkangesteine ​​hauptsächlich auf der Mondvorderseite befinden.

Doch wie und warum sie dorthin gelangten, blieb bis heute ein Rätsel.

Da sich der Mond schnell und heiß bildete, war er wahrscheinlich von einem globalen Magmaozean bedeckt.

Während das geschmolzene Gestein allmählich abkühlte und sich verfestigte, bildete es den Mondmantel und die helle Kruste, die wir sehen, wenn wir nachts zum Vollmond aufblicken.

Doch tiefer unter der Oberfläche geriet der junge Mond völlig aus dem Gleichgewicht.

Modelle deuten darauf hin, dass der letzte Bodensatz des Magmaozeans zu dichten Mineralien kristallisierte, darunter Ilmenit, ein Mineral, das Titan und Eisen enthält.

Weigang Liang, der die Forschung im Rahmen seiner Doktorarbeit am Lunar and Planetary Laboratory (LPL) der University of Arizona leitete, erklärte: „Da diese schweren Mineralien dichter sind als der darunter liegende Mantel, entsteht eine Gravitationsinstabilität, wie man es erwarten würde.“ Diese Schicht sinkt tiefer in das Mondinnere.

In den folgenden Jahrtausenden sank dieses dichte Material in das Innere, vermischte sich mit dem Mantel, schmolz dann und kehrte als titanhaltige Lavaströme an die Oberfläche zurück, die wir heute an der Oberfläche sehen.

„Unser Mond hat sich buchstäblich von innen nach außen gekehrt“, sagte Co-Autor Dr. Jeff Andrews-Hanna, außerordentlicher Professor am LPL.

„Aber es gibt nur wenige physische Beweise, die Aufschluss über die genaue Abfolge der Ereignisse in dieser kritischen Phase der Mondgeschichte geben könnten, und es gibt viele Meinungsverschiedenheiten über die Einzelheiten dessen, was passiert ist – im wahrsten Sinne des Wortes.“

Zu den vielen Möglichkeiten, etwa ob dieses Material nach und nach sank oder ganz auf einmal, nachdem der Mond vollständig erstarrt war, sagte Dr. Adrien Broquet vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Berlin: „Ohne Beweise können Sie Ihr Lieblingsmodell auswählen.“

„Jedes Modell hat tiefgreifende Auswirkungen auf die geologische Entwicklung unseres Mondes.“

In einer früheren Studie der Peking-Universität in Peking sagten Modelle voraus, dass die dichte Schicht aus titanreichem Material unter der Kruste zunächst zur Vorderseite des Mondes wanderte, möglicherweise ausgelöst durch einen riesigen Einschlag auf der anderen Seite, und dann in den Mond versank Das Innere besteht aus einem Netzwerk aus plattenförmigen Platten, die fast wie Wasserfälle in das Innere des Mondes münden.

Als dieses Material jedoch sank, hinterließ es einen kleinen Rest in einem geometrischen Muster aus sich kreuzenden linearen Körpern aus dichtem, titanreichem Material unter der Kruste.

„Als wir diese Modellvorhersagen sahen, war es, als würde eine Glühbirne aufleuchten“, sagte Dr. Andrews-Hanna, „denn wir sehen genau das gleiche Muster, wenn wir subtile Variationen im Schwerkraftfeld des Mondes betrachten und ein Netzwerk aus dichter Materie offenbaren, das lauert.“ unter der Kruste.

In der neuen Studie verglichen die Forscher Simulationen einer sinkenden ilmenitreichen Schicht mit einer Reihe linearer Schwerkraftanomalien, die von der GRAIL-Mission der NASA entdeckt wurden, deren zwei Raumschiffe zwischen 2011 und 2012 den Mond umkreisten, und dabei winzige Schwankungen in seiner Anziehungskraft maßen.

Diese linearen Anomalien umgeben eine riesige dunkle Region auf der Mondvorderseite, die von vulkanischen Strömen bedeckt ist, die als „Mare“ bekannt sind – das lateinische Wort für „Meer“.

Das Team stellte fest, dass die von der GRAIL-Mission gemessenen Schwerkraftsignaturen mit Simulationen der Ilmenitschicht übereinstimmen und dass das Schwerkraftfeld verwendet werden kann, um die Verteilung der Ilmenitreste abzubilden, die nach dem Absinken des Großteils der dichten Schicht übrig geblieben sind.

„Unsere Analysen zeigen, dass die Modelle und Daten eine bemerkenswert konsistente Geschichte erzählen“, erklärte Liang.

„Ilmenit-Materialien wanderten zur nahen Seite und sanken in schichtartigen Kaskaden ins Innere, wobei sie eine Spur zurückließen, die Anomalien im Schwerkraftfeld des Mondes verursacht, wie von GRAIL beobachtet.“

Die Beobachtungen der Forscher schränken auch den Zeitpunkt dieses Ereignisses ein: Die linearen Schwerkraftanomalien werden durch die größten und ältesten Einschlagsbecken auf der gegenüberliegenden Seite unterbrochen und müssen sich daher früher gebildet haben.

Basierend auf diesen übergreifenden Beziehungen vermuten die Autoren, dass die ilmenitreiche Schicht vor 4,22 Milliarden Jahren abgesunken ist – was mit einem Beitrag zum späteren Vulkanismus auf der Mondoberfläche vereinbar ist.

„Die Analyse dieser Variationen im Schwerkraftfeld des Mondes ermöglichte es uns, einen Blick unter die Mondoberfläche zu werfen und zu sehen, was sich darunter verbirgt“, sagte Dr. Broquet.

Während die Entdeckung lunarer Schwerkraftanomalien Hinweise auf das Absinken einer dichten Schicht im Mondinneren liefert und eine genauere Schätzung darüber liefert, wie und wann dies geschah, sind die Forscher der Meinung, dass das, was wir auf der Oberfläche des Mondes sehen, die Sache noch interessanter macht die Geschichte.

„Der Mond ist grundsätzlich in jeder Hinsicht schief“, sagte Dr. Andrews-Hanna.

Die Forscher erklärten, dass die der Erde zugewandte Seite – insbesondere die dunkle Region des Oceanus Procellarum – niedriger liegt, eine dünnere Kruste aufweist, größtenteils von Lavaströmen bedeckt ist und hohe Konzentrationen an typischerweise seltenen Elementen wie Titan und Thorium aufweist, während die andere Seite unterscheidet sich in jeder dieser Hinsichten.

Es wird angenommen, dass der Umsturz des Mondmantels irgendwie mit der einzigartigen Struktur und Geschichte der benachbarten Procellarum-Region zusammenhängt, obwohl die Einzelheiten dieses Umsturzes unter Wissenschaftlern Gegenstand erheblicher Debatten waren.

„Zum ersten Mal haben wir physische Beweise dafür, was im Inneren des Mondes in dieser kritischen Phase seiner Entwicklung passierte – und das ist wirklich aufregend“, sagte Dr. Andrews-Hanna.

„Es stellt sich heraus, dass die früheste Geschichte des Mondes unter der Oberfläche geschrieben wird, und es brauchte nur die richtige Kombination von Modellen und Daten, um diese Geschichte zu enthüllen.“

„Die Überreste der frühen Mondentwicklung sind heute unter der Kruste vorhanden, was faszinierend ist“, fügte Dr. Broquet hinzu.

„Zukünftige Missionen, etwa mit einem seismischen Netzwerk, würden eine bessere Untersuchung der Geometrie dieser Strukturen ermöglichen.“

Herr Liang fügte hinzu, dass Forschungen wie diese Astronauten bei bevorstehenden bemannten Missionen zum Mond unterstützen könnten, und sagte: „Wenn die Artemis-Astronauten schließlich auf dem Mond landen und eine neue Ära der menschlichen Erforschung einläuten, werden wir ein ganz anderes Verständnis von unserem Nachbarn haben.“ als wir es taten, als die Apollo-Astronauten es zum ersten Mal betraten.