När vårt solsystem bildades för nästan fyra och en halv miljard år sedan, ett objekt av planetstorlek slog den tidiga jorden, leder till att månen bildas, möjligen från en het, snurrande moln av stenånga som kallas synestia. Men efter att jorden och månen hade kondenserats från ångan, det fanns en annan fas av tillväxt när meteoriter kraschade in i båda kropparna.

Trots deras gemensamma ursprung finns det märkliga skillnader mellan jorden och månen. Element som guld, iridium, platina och palladium (känd som mycket siderofila eller "järnälskande" element) är relativt få på månen jämfört med jorden. Eftersom dessa element levererades av meteoriter, förklaringar till skillnaden satte gränser för hur tillväxten genom meteoritbombardement utvecklades under hundratals miljoner år. Att förstå detta problem är avgörande för att ta reda på exakt vad som hände när jorden och månen växte till de kroppar vi känner idag.

"Detta har varit ett stort problem när det gäller hur vi förstår månens ackretionhistoria, " sa Qing-zhu Yin, professor i jord- och planetvetenskap vid UC Davis.

Yin och en internationell grupp av samarbetspartners har nu genomfört en detaljerad rekonstruktion som löser det mycket siderofila elementproblemet och ger ny inblick i månens sena ackretionhistoria. Deras resultat publiceras den 11 juli i tidskriften Natur .

Mindre retention av meteoritmaterial

Forskarna modellerade de miljontals meteornedslag som skulle ha fört material till jorden och månen. De validerade sin modell genom att jämföra antalet förutspådda nedslag med antalet faktiska kratrar på månen.

De fann att på grund av månens mindre storlek, och eftersom vissa stötar skulle ske i en ytlig vinkel mot ytan, relativt sett mindre material lämnades kvar av meteoriter som träffade månen än av de som träffade jorden.

Yin och kollegor beräknade att de siderofila elementen skulle ha kvarhållits i månskorpan och manteln först för cirka 4,35 miljarder år sedan, senare än man tidigare trott och ungefär vid den tidpunkt då magmahavet som täckte månen stelnade. Siderofila element som anlände före den tiden skulle ha absorberats i månens järnkärna.

Tagen tillsammans, dessa faktorer förklarar skillnaden i mycket siderofila element mellan jorden och månen.

"Det fina med det här arbetet är att alla dessa saker nu går ihop på ett bra sätt. Vi kan ha löst det här problemet, åtminstone tills någon hittar nya avvikelser!" sa Yin.