Die Form des Mondes weicht von einer einfachen Kugel in einer Weise ab, die Wissenschaftler nur schwer erklären konnten. Als der Mond vor mehr als vier Milliarden Jahren abkühlte und sich verfestigte, wurden die bildhauerischen Effekte von Gezeiten- und Rotationskräften eingefroren.
Astronomen glauben, der Mond habe sich gebildet, als ein Schurkenplanet, der größer als der Mars war, die Erde mit einem großen, flüchtigen Schlag traf. Eine Wolke stieg 22.000 Kilometer über der Erde auf und kondensierte dort zu unzähligen festen Teilchen, die die Erde umkreisten. Im Laufe der Zeit bildeten diese Moonlets zusammen den Mond.
So wurde der Mond von Anfang an von der Schwerkraft der Erde geformt. Obwohl Wissenschaftler lange postuliert haben, dass Gezeitenkräfte den geschmolzenen Mond mitgeprägt haben, liefert die neue Studie ein viel detaillierteres Verständnis der zusätzlichen Kräfte, die im Spiel sind.
Ian Garrick-Bethell von UCSC und Kollegen untersuchten topografische Daten, die vom Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) der NASA gesammelt wurden, und Informationen über das Schwerefeld des Mondes, die vom Zwillingsraumschiff GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) der Agentur gesammelt wurden.
Nicht lange nach der Mondbildung wurde die Kruste durch einen dazwischenliegenden Ozean aus Magma vom Mantel unten entkoppelt. Dies verursachte immense Gezeitenkräfte. An den Polen, an denen das Biegen und Erwärmen am größten war, wurde die Kruste dünner, während sich an den Äquatoren die dickste Kruste bildete. Garrick-Bethel verglich dies mit einer Zitronenform, wobei die lange Achse der Zitrone auf die Erde zeigte.
Dieser Prozess erklärt jedoch nicht, warum sich die Ausbuchtung nur noch auf der anderen Seite des Mondes befindet. Sie würden es auf beiden Seiten erwarten, da Gezeiten einen symmetrischen Effekt haben.
„Im Jahr 2010 haben wir einen Bereich gefunden, der zum Gezeitenerwärmungseffekt passt. Diese Studie ließ jedoch den Rest des Mondes offen und berücksichtigte nicht die Gezeitenrotationsverformung. In diesem Artikel haben wir versucht, all diese Überlegungen zusammenzuführen “, sagte Garrick-Bethell in einer Pressemitteilung.
Jegliche Rotationskräfte würden dazu führen, dass sich der sich drehende Mond an den Polen leicht abflacht und sich in der Nähe des Äquators ausbaucht. Es hätte einen ähnlichen Effekt auf die Mondform gehabt wie die Gezeitenerwärmung - beide hinterließen unterschiedliche Signaturen im Schwerefeld des Mondes. Da die Kruste leichter als der darunter liegende Mantel ist, zeigen Schwerkraftsignale Variationen in der inneren Struktur des Mondes, von denen viele auf frühere Kräfte zurückzuführen sein können.
Interessanterweise stellten Garrick-Bethell und Kollegen fest, dass das gesamte Schwerefeld des Mondes nicht mehr mit der Topographie ausgerichtet ist. Die lange Achse des Mondes zeigt nicht direkt auf die Erde, wie es wahrscheinlich der Fall war, als sich der Mond zum ersten Mal bildete. Stattdessen ist es um etwa 30 Grad versetzt.
"Der Mond, der uns vor langer Zeit gegenüberstand, hat sich verschoben, sodass wir nicht mehr auf das ursprüngliche Gesicht des Mondes schauen", sagte Garrick-Bethell. „Änderungen in der Massenverteilung haben die Ausrichtung des Mondes verändert. Die Krater haben etwas Masse entfernt, und es gab auch innere Veränderungen, wahrscheinlich im Zusammenhang mit der Vulkanaktivität des Mondes. “
Die Details und der Zeitpunkt dieser Prozesse sind noch ungewiss, aber die neue Analyse sollte dazu beitragen, die im gesamten Sonnensystem und in der Galaxie reichlich vorhandenen Gezeiten- und Rotationskräfte zu beleuchten. Diese einfachen Kräfte haben schließlich dazu beigetragen, unseren nächsten Nachbarn und den entferntesten Exoplaneten zu formen.
Die Ergebnisse wurden heute in Nature veröffentlicht.
