En historia av små asteroideffekter tvingade vår måne att “vandra” på sin axel: ScienceAlert

Nya bevis har visat hur asteroider som slår in i månen har ändrat positionerna för dess poler.

Under de senaste 4,25 miljarder åren har asteroidnedslag fått månens kropp att “vandra” och rulla den med cirka 10 grader i förhållande till dess rotationsaxel. Detta är en relativt liten förskjutning, vilket innebär att all is undanstoppad i kratrar vid månens poler sannolikt inte har påverkats nämnvärt. Detta innebär i sin tur att framtida månutforskning kan fortsätta i enlighet med detta.

“Baserat på månens kraterhistoria,” säger planetforskaren Vishnu Viswanathan från NASA:s Goddard Space Flight Center, “tycks polarvandringen ha varit måttlig nog för att vatten nära polerna skulle ha hållit sig i skuggorna och haft stabila förhållanden under miljarder år.”

Mycket av månens historia är skriven i dess kratrar. Jordens största naturliga satellit är spräcklig med ärr efter nedslag som har ägt rum under miljarder år, noggrant kartlagda och daterade av månforskare. Och dessa effekter har förändrat fördelningen av massan på månen, ett mått direkt kopplat till gravitationen.

Så varje gång en bit rymdsten smäller in i månens yta, ändrar den månens gravitationsprofil, även om det bara är en liten bit. Kumulativt, under en mycket lång tid, kan detta förändra hur ett objekt rör sig och orienterar sig i rymden.

De tomma utrymmena som grävts ut av asteroidnedslag får månen att omorientera sig, vilket för de hål med lägre massa närmare polerna. Samtidigt dras högre koncentrationer av massa närmare ekvatorn. Tänk på hur a hammarkastare snurrar för att utöva en centrifugalkraft på hammaren, för att kasta den ett större avstånd.

Vi har, tack vare ett NASA-uppdrag som heter Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAL), en extremt detaljerad karta över månens gravitationsfält; så detaljerad att kratrarnas effekt kan urskiljas. Detta gav planetforskaren David Smith vid Massachusetts Institute of Technology en idé.

en karta över månen som visar sambandet mellan gravitationsfältet och nedslagskratrarna
En karta över månen som visar hur GRAIL-data överensstämmer med fördelningen av nedslagskratrar. (Vishnu Viswanathan)

“Om du tittar på månen med alla dessa kratrar på den, kan du se dem i gravitationsfältsdata,” Smith förklarar. “Jag tänkte: ‘Varför kan jag inte bara ta en av de där kratrarna och suga ut den, ta bort signaturen helt?'”

Så det var vad teamet hade för avsikt att göra och försökte radera kratrar bredare än 20 kilometer (12 miles) i diameter. De identifierade nästan 5 200 kratrar och bassänger, kartlade dem till gravitationsdata från GRAIL och arbetade sedan bakåt i tiden för att radera dem.

Till en början arbetade de manuellt, innan de överlämnade jobbet till datorer för att praktiskt taget spola tillbaka månens historia.

Effekten av varje enskild krater var mycket liten. Men det fanns många av dem, och med varje subtraktion kröp månpolerna tillbaka mot den position de var i för miljarder år sedan. Sammantaget var gravitationseffekten av alla dessa små kratrar nästan lika med den för Sydpolen-Aitken-bassängen, en kolossal nedslagszon runt 2 500 kilometer (1 550 miles) över, nästan en fjärdedel av månens yta.

en graf som visar polarvandringen över tid på grund av kratrars bidrag
Den här plotten visar månvandringen över tid, överlagd på den nuvarande måntopologin. Strömpolerna är i centrum; utgångspunkten är den röda cirkeln. (Smith et al., Planet. Sci. J., 2022)

“Folk antog att små kratrar är försumbara,” säger Viswanathan. “De är försumbara individuellt, men tillsammans har de en stor effekt.”

Detta är viktigt: om effekten varit tillräckligt stor, kunde den ha drivit månens polarområden till platser där kratrarna är upplysta av solljuset. Om detta skulle inträffa, skulle alla frusna flyktiga ämnen i skydd i de tidigare skuggade kratergolven sublimeras, vilket lämnar mindre (eller till och med ingen) is som ett bestående rekord. Eftersom forskare vill undersöka polerna för att hitta dessa isiga fläckar, skulle detta få konsekvenser för framtida månutforskning, inklusive NASA:s kommande Artemis-uppdrag.

Teamet visade att effekten inte har varit tillräckligt stor för detta, vilket är bra. Men det finns mer att göra.

Det slutliga resultatet av analysen är fascinerande, men det är inte riktigt hela historien. Det finns många kratrar på Månen som ligger utanför parametrarna som laget inkluderade; de skulle också ha haft en effekt, om än kanske mindre. Dessutom har månen inte alltid varit så geologiskt tyst som den är nu. Vulkanisk aktivitet kan också ha förändrat dess gravitationsprofil över tiden.

Tidigare arbete har dock bara fokuserat på kratrar som är större än 200 kilometer (125 miles) i diameter. Detta arbete, säger teamet, visar att varje liten bit verkar räknas.

“Det finns några saker som vi inte har tagit hänsyn till ännu,” säger planetforskaren Sander Goossens från NASA:s Goddard Space Flight Center, “men en sak vi ville påpeka är de där små kratrarna som människor har försummat, de spelar faktiskt roll, så det är huvudpoängen här.”

Forskningen har publicerats i Planetary Science Journal.

Leave a Comment

Your email address will not be published.