Das Geheimnis, wie der Mond ins Schwarze kam, könnte gelöst werden

Schwerkraftkarte des Orientale-Beckens

Das bullaugenförmige Orientale-Becken ist einer der größten und jüngsten Krater auf dem Mond. Der größte der drei konzentrischen Gesteinsringe um das Zentrum des Kraters misst etwa 930 Kilometer im Durchmesser. Die Farben in diesem Bild repräsentieren die Stärke des Gravitationsfeldes des Mondes. Rot schattierte Bereiche haben eine höhere Schwerkraft, während blaue Bereiche die geringste Schwerkraft haben. (Bildnachweis: Ernest Wright, NASA/GSFC Scientific Visualization Studio)



Einer der größten Einschlagskrater auf dem Mond hat die mysteriöse Form eines dreiringigen Bullauges. Nach jahrzehntelanger Überlegung sagten Wissenschaftler, dass sie möglicherweise endlich herausgefunden haben, wie diese Ringe entstanden sind.



Der fragliche Krater, der als Orientale-Einschlagsbecken bezeichnet wird, befindet sich am Rand der nahen Seite des Mondes, sodass das Merkmal von der Erde aus kaum sichtbar ist. Der Krater entstand vor etwa 3,8 Milliarden Jahren. Drei konzentrische Ringe umkreisen das Becken, von denen der größte fast 930 Kilometer misst. Diesen seltsamen Kreisen fehlte bisher eine solide Erklärung.

Um die Ringe von Orientale zu verstehen, mussten die Wissenschaftler tiefer als die Mondoberfläche und in die innere Struktur des Mondes schauen. Mit Hilfe der NASA Schwerkraftrückgewinnung und Innenlabor (GRAIL) Mission haben sie genau das getan. In zwei Schwesterstudien, die heute in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurden, erklärten Forscher, wie sie Daten über die Schwerkraft des Mondes nutzten, um einen Blick auf die unterirdische Struktur des Satelliten zu werfen. Anschließend nutzten sie diese Informationen, um den Einschlag zu modellieren, der den Krater bildete, um zu bestimmen, wie die Ringe gebildet wurden. [ Die größten Mondabstürze aller Zeiten ]



'Wir verwenden die Schwerkraft, um das Innere eines Planeten auf eine Art und Weise zu kartieren, die einer Röntgenaufnahme ähnlich ist', sagte Maria Zuber, Geophysikerin am Massachusetts Institute of Technology, die die Schwerkraftfeldstudie leitete. Da das Innere eines Planeten oder Mondes Materialien enthält, die in Zusammensetzung, Temperatur und Dichte variieren, und [weil] die Oberfläche Merkmale wie Krater und Berge aufweisen kann, ist das Gravitationsfeld um diese Objekte herum nicht überall gleich, erklärte Zuber. Das Studium der Gravitationsschwankungen um den Mond kann also Hinweise darauf geben, was sich unter der Oberfläche befindet.

'In der Vergangenheit hing unsere Ansicht des Orientale-Beckens weitgehend mit seinen Oberflächenmerkmalen zusammen, aber wir wussten nicht, wie die unterirdische Struktur im Detail aussah', Jim Head, Geologe an der Brown University in Rhode Island, ein GRAIL-Wissenschaftler und ein Co-Autor der neuen Forschung, sagte in einer Erklärung. 'Das Schöne an den GRAIL-Daten ist, dass es so ist, als würde man Orientale in ein Röntgengerät stecken und sehr detailliert lernen, was die Oberflächenmerkmale im Untergrund entsprechen.'

Brandon Johnson, ein Geologe an der Brown University und Mitautor von Zubers Artikel, leitete eine zweite Studie, um die GRAIL-Daten zu verwenden, um zu bestimmen wie sich die Ringe am Orientale-Becken gebildet haben . Seine Studie ergab, dass ein Objekt von etwa 40 Meilen (64 km) Durchmesser, das mit einer Geschwindigkeit von etwa 9 Meilen pro Sekunde (14 km/s) reist, den Mond traf.



Die Studie ergab auch, dass keiner der Ringe bei Orientale mit dem vorübergehenden Krater oder der durch den ersten Einschlag entstandenen Delle übereinstimmt. Stattdessen bildeten sich die Ringe durch Prozesse, die als Reaktion auf den Aufprall unter der Mondoberfläche abliefen. [ Das Geheimnis der klumpigen Schwerkraft des Mondes erklärt ]

'Warmes Material in der Tiefe kollabiert leichter nach innen als das Material darüber, und das zieht die spröde Kruste zusammen mit dem einströmenden Mantelmaterial an, was dazu führt, dass die Kruste in Megablöcke zerbricht, die dann diese großen Verwerfungsscharen ergeben', oder kreisförmige Risse in der Oberfläche, sagte Johnson.

Die äußeren beiden Ringe bildeten sich durch diesen Prozess, aber der innere Ring, der als 'innerer Turm' bezeichnet wird, bildete sich etwas anders, sagte Johnson.



Wenn ein Impaktor auf einen Planeten oder einen Mond trifft, kann die Kruste manchmal zurückprallen und einen Materialhügel im Zentrum des Kraters hinterlassen, der als zentraler Gipfel bezeichnet wird. Der zentrale Gipfel von Orientale war groß – mehrere Meilen hoch – und instabil, sodass er innerhalb von Minuten nach dem Aufprall zusammenbrach. Als das kollabierende Material vom Zentrum des Kraters nach außen floss, bildete es einen Kreis aus losem Material, erklärte Johnson.

Diese topografische Karte des Orientale-Beckens wurde mit Daten der NASA erstellt

Diese topografische Karte des Orientale-Beckens wurde mit Daten des Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA erstellt. Dunklere Regionen stellen eine niedrigere Höhe dar und helle Regionen weisen eine höhere Höhe auf.(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Arizona State University; erstellt von James Stuby)

'Große Einschläge wie der, der Orientale bildete, waren die wichtigsten Triebkräfte für Veränderungen auf planetaren Krusten im frühen Sonnensystem', sagte Johnson in einer Erklärung. 'Dank der enormen Daten von GRAIL haben wir eine viel bessere Vorstellung davon, wie diese Becken entstehen, und wir können dieses Wissen auf große Becken auf anderen Planeten und Monden anwenden.'

Die GRAIL-Mission der NASA entsandte 2011 zwei Orbiter-Raumschiffe, um die Schwerkraft des Mondes zu untersuchen. Die Mission endete 2012, nachdem die Orbiter tiefer als 2 km über dem Krater Orientale abgetaucht waren, um die bisher höchstaufgelöste Gravitationskarte zu erstellen.

In Zukunft könnten Missionen wie GRAIL den Forschern helfen, die Schwerkraft und die innere Struktur anderer Körper im Sonnensystem wie Venus und Mars zu untersuchen, sagte Zuber.

Die beiden Forschungspapiere, ' Bildung des Orientale Lunar Multiring Basin ' und ' Schwerkraftfeld des Orientale-Beckens aus der Gravity Recovery and Interior Laboratory Mission ,' ist heute in der Zeitschrift Science erschienen.

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Korrektur: Dieser Artikel wurde korrigiert, um widerzuspiegeln, dass der Impaktor mit 9 Meilen pro Sekunde und nicht mit 9 Meilen pro Stunde fuhr.