Trots vår långa historia med jordens närmaste himmelska granne, mycket är fortfarande okänt om månen, inklusive om asymmetrier mellan dess närsida och bortre sida, till exempel, i jordskorpans tjocklek och tecken på vulkanisk aktivitet.

Nu har Moriarty et al. kombinera modeller, fjärranalysdata, och insikter från månprover för att förfina tidslinjen för månens utveckling, med fokus på en funktion som kallas Sydpolen–Aitken Basin (SPA). Denna bassäng - den äldsta, djupast, och störst på månen — bildades av ett massivt nedslag tidigt i månens historia, för ungefär 4,3 miljarder år sedan, och dess form och sammansättning kan ge forskare en uppfattning om hur månen var vid det ögonblicket.

Modellsimuleringar visar att inverkan som gjorde SPA var tillräckligt energisk för att skjuta ut material från månens tidiga mantel. Det simulerade stänkmönstret motsvarar områden på månytan som är kända för att vara rika på torium, och forskarna föreslår att detta utkastade material representerar "skräp" av en tidig smält mantel. När månens tidiga magmahav svalnade, mineraler och grundämnen kristalliserade och steg antingen för att bli en del av skorpan eller sjönk för att bli en del av den nedre manteln. Sent i denna process, torium och andra täta, oförenliga element lämnades i skräp inklämt mellan skorpan och manteln.

För att förklara de dramatiska skillnaderna mellan månens närsida och bortre sida, tidigare teorier antydde att toriumrika smuts endast förekom på den närmaste sidan. Dock, de nya resultaten visar att dessa ämnen slungades ut av ett slag mot månens bortre sida. Denna observation antyder att vid tidpunkten för påverkan, toriumrikt material måste ha distribuerats globalt och ännu inte migrerat till närsidan eller sjunkit mot kärnan, vilket förväntas inträffa i slutet av mantelkristallisationsprocessen på grund av dess höga densitet.

Till skillnad från de utmatade materialen, bergarten som smälts av SPA-påverkan innehåller inte rikligt med torium. Eftersom ett slag kan smälta material från djup som är större än de där utstötta material härrör, toriumbristen i smältan tyder på att den tidiga manteln hade distinkta lager:ett toriumrikt lager strax under skorpan och ett annat lager under det.

Forskarna identifierade potentiella mål för framtida provtagningsuppdrag med fokus på utmatat material, vilket skulle kunna ge en tydligare bild av månens tidiga mantel. Ytterligare arbete bör också fokusera på att fastställa SPA:s ålder, de säger, eftersom de stora, antika bassängen är nyckeln till att förstå tidslinjen för månens historia.

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Eos, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.