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Der Mond zittert (und schrumpft wie eine Rosine)

2020

Mond Mond"

Der Mond mag wie ein trockenes, totes Ödland aussehen, aber auf dem grauen, 4, 5 Milliarden Jahre alten Gestein ist viel mehr los, als wir ihm zuschreiben. In einer Studie, die diese Woche in Nature Geoscience veröffentlicht wurde, zeigt ein Forscherteam, wie der Mond tatsächlich schrumpft - immer kleiner wird, während sein Inneres nach und nach abkühlt, schrumpft und geophysikalische Fehler zurücklässt. Auf diese Weise können Wissenschaftler jetzt abschätzen, wie aktiv das Innere des Mondes tatsächlich ist, und beobachten, dass auch heute noch Hinweise auf Mondbeben vorliegen.

"Die Geschichte beginnt wirklich mit Apollo", sagt Thomas Watters, Hauptautor des Forschungspapiers und leitender Wissenschaftler am Center for Earth and Planetary Studies der Smithsonian Institution in Washington, DC. Die NASA-Astronauten installierten fünf Stationen zur Erfassung seismischer Daten auf dem Mond während Apollo 11, 12, 14, 15 und 16. Von 1969 bis 1977 zeichneten die Stationen vier verschiedene Arten von seismischen Aktivitäten auf dem Mond auf, die von Stärke 2 bis 5 reichen: Beben aufgrund thermischer Ausdehnung, Beben aufgrund von Meteoriteneinschlägen, tief Mondbeben aufgrund von Gezeitenbelastungen, die durch die Erdumlaufbahn verursacht wurden, und flache Mondbeben, die keine erkennbare Ursache hatten.

Es sind die seichten Mondbeben, von denen Watters und sein Team am meisten fasziniert waren, und sie wurden angespornt, um zu prüfen, ob es einen Zusammenhang mit einem anderen Datensatz gibt, der seine eigenen Geheimnisse zusammenfasst: riesige, klippenähnliche Verwerfungsspuren, die aus dem herausragen Boden und punktierte die Mondoberfläche.

Seit dem Start des Lunar Reconnaissance Orbiter im Jahr 2009 haben wir endlich gesehen, wie verbreitet diese Funktionen weltweit sind und wie sie detaillierter aussahen, sodass Watters und sein Team die Verteilungen, Muster und Orientierungen der Fehlerpopulation abbilden können. Und sie bemerkten, dass diese Muster indirekt auf die Quellen der Schrammen hinwiesen: die globale Kontraktion.

Die meisten Wissenschaftler glauben, dass die Kruste, als sich das Innere des Mondes vor langer Zeit abkühlte, wie eine Rosine zusammenzuziehen begann, was dazu führte, dass das Krustenmaterial an mehreren Stellen nach oben stieß und zu Verwerfungen führte. Das Problem ist, dass dieser Prozess zu einem sehr unspezifischen Fehler-Scarp-Muster führen sollte. „Genau das haben wir nicht gesehen, sagt Watters.“ Sie waren sehr gut organisiert. Was bedeutete, dass etwas anderes los war. "

Das Team nahm die seismischen Apollo-Daten für 28 Mondbeben, die von 1969 bis 1977 aufgezeichnet wurden, und überlagerte die Positionsdaten mit den LRO-Bildern der Störstellen. Durch einige Computermodelle stellten Watters und sein Team fest, dass acht der Beben durch echte tektonische Aktivität unter der Oberfläche entlang der Verwerfungen hervorgerufen wurden. Die Modellierung legt nahe, dass sich die Epizentren innerhalb von 30 Kilometern von den Fehlern selbst befanden, was bedeutet, dass der Schlupf entlang der Fehler wahrscheinlich die Beben verursachte.

Dies bedeutet, dass die Steilküsten effektiv Hotspots für geologischen Stress sind und Anzeichen dafür, dass der Mond auch heute noch schrumpft. Dies untermauert frühere Vermutungen, dass das Innere des Mondes immer noch aktiv ist und sich nach Milliarden von Jahren immer noch abkühlt.

Dieser Mechanismus erklärte auch, warum die Steilkammmorphologien so jung aussahen (zig Millionen Jahre alt), immer noch knusprig aussahen und im Laufe der Zeit nicht durch Meteoriteneinschläge und andere Störungen - das Schrumpfen und Beben der Steilkammmorphologien - weggefressen worden waren Mond ist ein fortwährender Prozess und wird von den Tausenden von Steilhängen beeinflusst, die wir bisher gefunden haben.

"Die interessantesten und rätselhaftesten Vorschläge der Studie sind für mich die Überlegungen, dass es einem silikatischen oder felsigen Körper von der Größe des Mondes gelungen ist, seine innere Wärme für 4, 51 Milliarden Jahre zu bewahren", sagt er Watters. Konventionelle Weisheit hat immer darauf hingewiesen, dass ein kleiner Körper schnell seine Wärme verliert und ziemlich inaktiv wird. »Der Mond ist diesem Weg überhaupt nicht gefolgt.«

"Jetzt fängt alles an, einen Sinn zu ergeben", sagt Nathan Williams, Postdoc am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, der kürzlich eine andere in Icarus veröffentlichte Studie verfasste, in der die Mondoberflächenmerkmale untersucht wurden, die durch das Schrumpfen des Mondes hervorgerufen wurden Die verschiedenen Teile werden nun zusammengefasst, um diesen Prozess global zu betrachten, und es sieht so aus, als sei alles geschrumpft, selbst in letzter Zeit. Und es sieht so aus, als ob es dank der Mondbeben immer noch aktiv ist. "

Die Ergebnisse helfen uns nicht nur, die Entwicklung der felsigen Himmelskörper im Sonnensystem besser zu verstehen, sondern werfen auch praktische Überlegungen auf, während wir uns auf die Rückkehr zum Mond im nächsten Jahrzehnt vorbereiten. "Wir wollen eigentlich nirgendwo bauen, wo es Stress gibt und wo es eine abgeneigte tektonische Aktivität gibt", sagt der Mondforscher Clive Neal von der University of Notre Dame, der nicht daran beteiligt war die Studium. Es gibt noch viele Fragen, wie das Epizentrum dieser Aktivitäten genau bestimmt werden kann, aber wie bei vielen anderen betont Neal, dass es wichtig ist, zu wissen, wo wir die Infrastruktur für einen dauerhaften Außenposten einrichten möchten. Sie wollen nicht, dass Ihre Mondbasis in sich zusammenfällt.

"Ich hoffe, dass die Ergebnisse dieses Papiers die Notwendigkeit eines modernen geophysikalischen Mondnetzwerks unterstreichen", sagt Watters. Viele Länder der Erde sind daran interessiert, zum Mond zu gehen und dort zu bleiben. Es sind wichtige Daten für unsere langfristigen Ziele auf dem Mond

Nicht jeder ist überzeugt, dass die Fehlerstellen diese Art von flachen Mondbeben erklären. "Dies ist nur eine dieser Hypothesen, die zu erklären versuchen, was die seichten Mondbeben wirklich verursacht", sagt Yosio Nakamura, emeritierter Professor für Geophysik an der University of Texas in Austin. Ich weiß ihre Bemühungen zu schätzen, bin jedoch nicht davon überzeugt, dass diese Hypothese zutrifft. Ich kann mich natürlich irren, aber es gibt viele Probleme mit dem, was sie als Beweise präsentieren, einschließlich der Tiefe der Hypozentren des flachen Mondbebens und der zeitlichen Verteilung der Beben. "Wir müssen warten, bis wir mit weiteren Beobachtungen mehr echte Daten erhalten, um herauszufinden, was diese rätselhaften seismischen Ereignisse wirklich verursacht", sagt er.

Wir könnten diese Beobachtungen sehr bald erhalten, wenn die NASA ihr Ziel von 2024 erreichen kann, Astronauten auf die Mondoberfläche zurückzubringen. Es gibt sicherlich viel zu lernen, wenn wir zurückkommen, und es scheint, dass der Mond nicht annähernd so leblos ist, wie wir einst dachten.

"Ich denke, es gibt eine allgemeine Wahrnehmung, dass der Mond ein toter, langweiliger Ort ist", sagt Williams. „Und das ist nicht ganz richtig. Wir waren auf dem Mond und haben großartige Wissenschaft geleistet, aber es gibt immer noch eine Menge, die wir nicht kennen. Der Mond schrumpft - das haben wir erst kürzlich richtig gemerkt. Das ist riesig. Es ist ein viel aktiverer und interessanter Ort, als wir dachten. “

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