• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Forskning hjälper till att förklara bildandet av ringkrater på månen

    Friluftsgravitationella anomalier och skuggad topografisk relief av månens 930 km-diameter Orientale nedslagsbassäng. Rött motsvarar massöverskott och blått till massunderskott i förhållande till areferensvärde. Denna gravitationsfältsmodell, baserat på mätningar från NASAGRAIL-uppdraget, visar den detaljerade strukturen av den centrala bassängsänkan som är fylld med densemare basalter, samt ringarna som bildades på grund av gravitationskollaps av den initiala kraterhåligheten kort efter nedslaget. Den skuggade reliefkartan, från en digital höjdmodell från laserhöjdmätaren på NASA Lunar Reconnaissance Orbiter och SELENE Terrängkamera, återges med den virtuella solen strax efter soluppgången vid Orientale, en dag efter fullmånen. Kredit:Ernest Wright, NASA/GSFC Scientific Visualization Studio

    Med hjälp av data från NASA:s Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) uppdrag, forskare har kastat nytt ljus över bildandet av en enorm tjur-öga-formad nedslagsfunktion på månen. Resultaten, beskrivs i två artiklar publicerade i tidskriften Vetenskap , kan hjälpa forskare att bättre förstå hur dessa typer av jätteeffekter påverkade månens tidiga utveckling, Mars och jorden.

    Bildades för cirka 3,8 miljarder år sedan, Orientale bassängen ligger på den sydvästra kanten av månens närsida, knappt synlig från jorden. Bassängens mest framträdande egenskaper är tre koncentriska ringar av sten, vars yttersta har en diameter på nästan 580 mil.

    Forskare har diskuterat i åratal om hur dessa ringar bildades. Tack vare riktade närpassningar över Orientale av dubbla GRAIL-rymdfarkosten 2012, missionsforskare tror att de äntligen har listat ut det. GRAIL-data avslöjade nya detaljer om Orientales inre struktur. Forskare använde den informationen för att kalibrera en datormodell som, för första gången, kunde återskapa ringarnas formation.

    "Stora effekter som den som bildade Orientale var de viktigaste drivkrafterna för förändring på planetskorpan i det tidiga solsystemet, sa Brandon Johnson, en geolog vid Brown University, huvudförfattare till en av tidningarna och medförfattare till den andra. "Tack vare den enorma informationen från GRAIL, vi har en mycket bättre uppfattning om hur dessa bassänger bildas, och vi kan tillämpa den kunskapen på stora bassänger på andra planeter och månar."

    I en av Vetenskap papper, en forskargrupp ledd av MIT:s Maria Zuber, en brun Ph.D. examen, utförde en detaljerad undersökning av de uppgifter som returnerades av GRAIL.

    "Förr, vår syn på Orientale bassängen var till stor del relaterad till dess ytegenskaper, men vi visste inte hur den underjordiska strukturen såg ut i detalj. Det är som att försöka förstå hur människokroppen fungerar genom att bara titta på ytan, sa Jim Head, en geolog på Brown, GRAIL vetenskapsteammedlem och medförfattare till forskningen. "Det fina med GRAIL-data är att det är som att placera Orientale i en röntgenmaskin och lära sig i detalj vad ytegenskaperna motsvarar i underytan."

    Ett av nyckelmysterierna som data hjälpte till att lösa handlar om storleken och platsen för Orientales övergående krater, den initiala fördjupningen som skapades när stötkroppen sprängde bort material från ytan. Vid mindre påverkan, den ursprungliga kratern är kvar. Men vid större kollisioner, ytans studs efter stöten kan ibland utplåna alla spår av den initiala islagspunkten.

    Vissa forskare hade trott att en av Orientales ringar kan representera resterna av den övergående kratern. Men GRAIL-data visade att så inte är fallet. Istället antyder Orientales gravitationssignatur att den övergående kratern var någonstans mellan dess två inre ringar, mäter mellan 200 och 300 mil i diameter. Alla igenkännbara ytrester av den kratern raderades i efterdyningarna av kollisionen.

    Orientale bassängen är cirka 580 miles (930 kilometer) bred och har tre distinkta ringar, som bildar ett bullseye-liknande mönster. Denna vy är en mosaik av bilder från NASA:s Lunar Reconnaissance Orbiter. Kredit:NASA/GSFC/Arizona State University

    Genom att begränsa storleken på den transienta kratern kunde teamet uppskatta hur mycket material som sprängdes ut från ytan under kollisionen. Teamet beräknar att cirka 816, 000 kubikmil sten sprängdes bort.

    För huvud, dessa fynd hjälpte till att knyta samman år för forskning om Orientale.

    "Jag skrev min första uppsats om Orientale Basin 1974, för över fyrtio år sedan, och jag har studerat det sedan dess, " sa han. "Vi vet nu vilka delar av skorpan som togs bort, vilka delar av manteln och djupare inre lyftes upp, och hur mycket ejecta som togs bort och omfördelas över hela månen."

    Modellera Orientales ringar

    För den andra tidningen, Johnson ledde ett team av forskare som använde GRAIL-data för att utveckla en datormodell av påverkan och dess efterdyningar. Den modell som bäst passar GRAIL-data uppskattar att Orientale bildades av ett föremål som var cirka 40 miles tvärs över som färdades med cirka 9 miles per sekund.

    Modellen kunde återskapa Orientales ringar och förklara hur de bildades. Den visade att när jordskorpan återhämtade sig efter nedslaget, varma och formbara stenar i underytan rann inåt mot nedslagspunkten. Det inåtgående flödet fick skorpan ovan att spricka och halka, bildar klipporna, flera kilometer högt, som utgör de två yttre ringarna.

    Den innersta ringen bildades genom en annan process. Vid mindre påverkan, skorpans studs kan bilda en hög av material i mitten av en krater, kallas en central topp. Men Orientales centrala topp var för stor för att vara stabil. Det materialet rann tillbaka utåt, så småningom förhöjning på ett cirkulärt sätt, bildar den inre ringen.

    "Det här var en riktigt intensiv process, "Sade Johnson. "Dessa flera kilometer långa klippor och den centrala ringen bildades alla inom några minuter efter det första nedslaget."

    Denna färgkodade karta visar styrkan hos ytgravitationen runt Orientale-bassängen på månen, härledd från GRAIL-data. (Färgskalan representerar enheter av "gals" - 1 gal är ungefär 1/1000 av jordens yta gravitationsacceleration.) . Kredit:NASA/JPL-Caltech

    Detta är första gången en modell har kunnat reproducera dessa ringar, sade Johnson.

    "GRAIL tillhandahöll de data vi behövde för att ge en grund för modellerna, ", sa han. "Det ger oss förtroende för att vi fångar de processer som faktiskt bildade dessa ringar."

    Ringbassänger på annat håll

    Orientale är det yngsta och bäst bevarade exemplet på en flerringsbassäng någonstans i solsystemet, men det är verkligen inte den enda. Beväpnad med en förståelse för Orientale, forskare kan undersöka hur dessa processer utspelar sig på andra håll.

    "Det finns flera bassänger av det här slaget på Mars, "Johnson sa "Men jämfört med månen, det är mycket mer geologi som hände efter dessa effekter som försämrar dem. Nu när vi har en bättre förståelse för hur bassängerna bildades, vi kan bättre förstå de processer som kom efter."

    Head säger att denna forskning är ännu ett exempel på hur vår egen måne hjälper oss att förstå resten av solsystemet.

    "Månen är på något sätt ett laboratorium fullt av välbevarade egenskaper som vi kan analysera i detalj, " sa Head. "Tack vare Maria Zubers ledarskap, GRAIL fortsätter att hjälpa oss att förstå hur månen utvecklades och hur dessa processer relaterar till andra planeter och månar."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com