Kształt księżyca odbiega od prostej kuli w sposób, który naukowcy usiłowali wyjaśnić. Gdy księżyc ostygł i zestalił się ponad cztery miliardy lat temu, efekt rzeźbiarski sił pływowych i obrotowych zamarł w miejscu.
Astronomowie sądzą, że księżyc powstał, gdy nieuczciwa planeta, większa niż Mars, uderzyła w Ziemię wielkim, spoglądającym ciosem. Chmura wznosiła się na wysokości 13 700 mil (22 000 kilometrów) ponad Ziemią, skąd skondensowała się w niezliczone cząstki stałe, które krążą wokół Ziemi. Z biegiem czasu te księżyciki połączyły się, tworząc księżyc.
Tak więc księżyc był rzeźbiony ziemską grawitacją od samego początku. Chociaż naukowcy od dawna postulowali, że siły pływowe pomogły ukształtować stopiony księżyc, nowe badania zapewniają znacznie bardziej szczegółowe zrozumienie dodatkowych sił w grze.
Ian Garrick-Bethell z UCSC i koledzy studiowali dane topograficzne zebrane przez NASA Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) oraz informacje o polu grawitacyjnym Księżyca zebrane przez bliźniaczy statek kosmiczny GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory).
Niedługo po powstaniu Księżyca skorupa została oddzielona od płaszcza poniżej przez interweniujący ocean magmy. To spowodowało ogromne siły pływowe. Na biegunach, gdzie wyginanie i nagrzewanie było największe, skorupa stała się cieńsza, podczas gdy najgrubsza skorupa utworzyła się na równikach. Garrick-Bethel porównał to do kształtu cytryny z długą osią cytryny skierowaną w stronę Ziemi.
Ale ten proces nie wyjaśnia, dlaczego wybrzuszenie znajduje się teraz tylko po drugiej stronie Księżyca. Można oczekiwać, że zobaczysz go po obu stronach, ponieważ pływy mają symetryczny efekt.
„W 2010 roku znaleźliśmy jeden obszar, który pasuje do efektu podgrzewania pływowego, ale badanie to pozostawiło otwartą resztę księżyca i nie obejmowało deformacji pływowo-rotacyjnej. W tym artykule staraliśmy się zebrać wszystkie te uwagi razem ”- powiedział Garrick-Bethell w komunikacie prasowym.
Wszelkie siły obrotowe spowodowałyby, że wirujący księżyc lekko spłaszczył się na biegunach i wybrzuszał się w pobliżu równika. Miałoby to podobny wpływ na kształt księżyca, jak ogrzewanie przypływowe - oba pozostawiły wyraźne ślady w polu grawitacyjnym księżyca. Ponieważ skorupa jest jaśniejsza niż znajdujący się pod nią płaszcz, sygnały grawitacyjne ujawniają zmiany w wewnętrznej strukturze księżyca, z których wiele może być spowodowanych poprzednimi siłami.
Co ciekawe, Garrick-Bethell i współpracownicy odkryli, że całkowite pole grawitacyjne księżyca nie jest już wyrównane z topografią. Długa oś księżyca nie jest skierowana bezpośrednio na Ziemię, jak to prawdopodobnie miało miejsce, gdy Księżyc po raz pierwszy powstał; zamiast tego jest przesunięty o około 30 stopni.
„Księżyc, który był przed nami dawno temu, przesunął się, więc nie patrzymy już na pierwotną twarz księżyca” - powiedział Garrick-Bethell. „Zmiany w rozkładzie masy zmieniły orientację księżyca. Kratery usunęły pewną masę i nastąpiły również zmiany wewnętrzne, prawdopodobnie związane z momentem, gdy Księżyc stał się aktywny wulkanicznie. ”
Szczegóły i terminy tych procesów są nadal niepewne, ale nowa analiza powinna pomóc rzucić światło na siły pływowe i obrotowe występujące w całym Układzie Słonecznym i Galaktyce. Te proste siły w końcu pomogły ukształtować naszego najbliższego sąsiada i najdalszą egzoplanetę.
Wyniki zostały dziś opublikowane w Nature.
