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Der Südpol des Mondes verbirgt etwas Massives und Geheimnisvolles

2020

Seit Apollo 11 sind 50 Jahre vergangen, aber unser Wissen über den Mond ist immer noch bemerkenswert gering. Wir haben nur ganz wörtlich die Oberfläche des Wissens gekratzt. Ein kürzlich in Geophysical Research Letters veröffentlichter Artikel beschreibt die Entdeckung eines massiven - wirklich massiven - Materialkörpers, der sich Hunderte von Kilometern unter dem größten Krater auf dem Mond befindet. Und Wissenschaftler sind ratlos, was es ist und wie es dahin gekommen ist.

"Anfangs haben wir es nicht wirklich geglaubt", sagt H. Jay Melosh, Geophysiker an der Purdue University und Mitautor der neuen Studie. "Es ist bekannt, dass einige andere Mondbecken Massenanomalien aufweisen", wie die, die 1968 erstmals von den Mondbahnmissionen entdeckt wurden, die dem Apollo-Programm vorausgingen. "Aber es war nie bekannt, dass das Südpol-Aitken-Becken eine solche Massenanomalie aufweist."

Im Südpol-Aitken-Becken befindet sich der größte bekannte Krater des Sonnensystems. Über 1.200 Meilen breit, mehrere Meilen tief und als ungefähr 4 Milliarden Jahre alt eingeschätzt, befindet es sich auf der anderen Seite des Mondes, weshalb Sie es bei all Ihren Erlebnissen beim Mondbeobachten nie gesehen haben. Die unbekannte Masse, die unter dem Krater sitzt, liegt vermutlich über 370 Meilen unter der Erde und ist ungefähr fünfmal größer als Hawaiis Big Island.

Obwohl wir es nicht sehen können und keine Möglichkeit haben, direkt zu untersuchen, was sich unter der Mondoberfläche befindet, wissen wir, dass es dort dank der Schwerkraft lauert. Planeten und Monde, die durch den Weltraum wehtun, üben kein einheitliches Gravitationsfeld aus. Sie schwankt aufgrund der Massenverteilung im Körper.

Wir können das Schwerefeld des Mondes messen, indem wir einen Satelliten über die Oberfläche fliegen. Stärkere Zugkräfte, die durch mehr Masse verursacht werden, führen dazu, dass das Raumschiff zur Oberfläche beschleunigt. Wenn der Satellit dagegen Regionen mit einer geringeren Masse überfliegt, springt er in die Höhe. Wenn Sie all diese Flugdaten zusammenstellen, erhalten Sie eine Kartierung des Schwerefelds des Mondes und eine Angabe, welche Teile mehr Masse als andere enthalten.

Dies ist sehr einfach für die nahe Seite des Mondes, die uns gegenübersteht, zu tun, aber historisch war es unmöglich, mit irgendetwas zu kommunizieren, das auf der anderen Seite vorbeigeht. Die NASA hat diese Situation im Rahmen ihrer Mission "Gravity Recovery and Interior Laboratory" (GRAIL) behoben. Sie sandten 2011 und 2012 zwei Mondumlaufbahnen und sammelten ein Jahr lang Schwerefeld- und Geologiedaten, indem sie die Abstandsänderung zwischen den beiden Raumfahrzeugen während ihrer Umlaufbahn um den Mond maßen. Es war für seine Zeit eine unglaublich hochpräzise Untersuchung.

Einige der Autoren der neuen Studie gehörten zum GRAIL-Team und waren daran interessiert, die während der Studie gemessenen Gravitationsanomalien zu untersuchen. Einige untersuchten speziell Daten, die darauf hindeuten, dass eine Gravitationsanomalie aus dem Südpol-Aitken-Becken stammt. Als sie diese Messungen mit Mondtopografiedaten kombinierten, die vom Lunar Reconnaissance Orbiter erfasst wurden, wusste das Team, dass etwas Seltsames tief unter der Oberfläche lag.

Basierend auf dem, was zu dieser Zeit bekannt war, wurde angenommen, dass sich die Region in einer Isostase oder einem Zustand des Gravitationsgleichgewichts befindet. »Wir hielten es für unwahrscheinlich, dass es irgendeine Schwerkraftanomalie unterstützen könnte. Die Analysen zeigten jedoch weiterhin, dass die Schwerkraft zu hoch war. Die Daten zeigten auch, dass sie sich nicht in der Nähe der Oberfläche befinden konnte - sie musste tief unter der Erde liegen - und schwer genug sein, um das Becken zu beschweren mehr als eine halbe Meile.

Eine frühe Theorie besagte, dass die Anomalie aus dichten Kristallen bestand, aber es gab keinen guten Weg zu erklären, wie sich diese Kristalle tatsächlich gebildet hatten. »Davon war keiner von uns besonders überzeugt«, sagt Melosh. »Es ist wirklich eine Art Ad-hoc-Interpretation.«

Die vorherrschende Erklärung, auf die sich die Forscher stützen, ist, dass die Masse aus Metall (wahrscheinlich Eisen-Nickel) besteht, das aus dem Kern des Projektils stammt, das vor langer Zeit den Mond getroffen hat und den Krater überhaupt erst geschaffen hat. Die Forscher waren etwas zurückhaltend bei dieser Interpretation, da es etwas fantastischer zu sein scheint, sie zu unterhalten, aber Melosh glaubt, dass die Theorie im Laufe der Zeit stärker geworden ist.

Insgesamt ist die Entdeckung dieses Dings ein Schlüssel für unsere ständigen Versuche, die Geologie des Mondes genauer zu verstehen. Es gibt einige aktuelle Modelle, die vermuten lassen, dass das Innere des Mondes noch warm genug ist, um die Mantelkonvektion zu fördern, bei der die Innereien des Mondes durch die Hitze bewegt werden können. Wenn wir das, was wir über die Funktionsweise dieses Prozesses auf der Erde wissen, auf den Mond anwenden, würde dies bedeuten, dass diese anomale Masse tief in den Mondkern gesunken und mit diesem verschmolzen sein sollte. Offensichtlich bleibt es jedoch ausgesetzt, so dass Wissenschaftler nun feststecken, um herauszufinden, ob diese Modelle genau sind oder ob hier etwas anderes vor sich geht.

"Eine dichte Anomalie wie diese hätte sinken und sich dem Mondkern anschließen sollen", sagt Melosh. Die Tatsache, dass es immer noch da ist, könnte uns sagen, dass der Mond steifer und kälter ist, als wir einst dachten. Melosh schlägt vor, dass wir unsere Modelle überarbeiten müssen, um einen festeren Mond als einen geschmolzenen zu erzielen.

Das Umschreiben und Ausführen derartiger Berechnungen ist jedoch recht aufwendig, und es ist nicht klar, ob wir dieses Rätsel bald lösen könnten. Es ist unwahrscheinlich, dass wir eine bessere Beurteilung des Schwerefelds erhalten als GRAIL, aber "was wir tun können, besagt, dass Melosh alles seismisch orten kann, und das wäre ein weiterer Grund für das viel diskutierte, aber nie implementierte seismische Netzwerk. " Der Vorschlag, auf den er sich bezieht, würde neue Seismometer rund um den Mond einrichten, um Daten über seismische Aktivitäten zu sammeln. Diese Daten könnten verwendet werden, um das Innere des Mondes genauer zu verstehen, einschließlich dessen, woraus die Masse unter dem Südpol-Aitken-Becken besteht. "Auf diese Weise würden wir viel mehr über den Mond lernen."

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