Die narbige Oberfläche des Mondes erzählt von wiederholten Einschlägen über einen langen Zeitraum. Während die aktive Geologie der Erde die meisten Beweise für Einschläge auslöscht, verfügt der Mond über keinen Mechanismus, der das gleiche tun kann. Da sitzt es also, ein deutlicher Beweis für eine wirkungsreiche Vergangenheit.
Die sichtbaren Aufzeichnungen der Mondkraterbildung werden verwendet, um die Entstehung und Geschichte der Erde zu verstehen, da Perioden häufiger Einschläge beide Körper ähnlich beeinflussen würden. Aber in unserem Verständnis der Geschichte des Mondes stimmt etwas nicht. Einschlagskraterdatierung, Asteroidendynamik, Mondproben, Simulationen zur Bildung von Einschlagsbecken und Modellierung der Mondentwicklung deuten alle darauf hin, dass einige Beweise für die frühesten Einschläge des Mondes fehlen.
Neue Forschungen besagen, dass es noch mehr große, beckenbildende Auswirkungen gab, als wir denken. Wissenschaftler glauben, dass einige dieser Einschläge fast unsichtbare Kraterabdrücke hinterlassen haben.
Die Forschung befasst sich mit der alten Magmaphase des Mondes. Zu Beginn seiner Geschichte war der Mond ein riesiger globaler Ozean aus Magma. Große Einschläge, die während der Abkühlung des Magmas über Millionen von Jahren stattfanden, könnten ihre Spuren hinterlassen haben. Aber sie würden nicht den Abdrücken von Einschlägen ähneln, als der Mond fest war.
Das neue Papier trägt den Titel „ Große Einschlagskrater während der Erstarrung des Mondmagma-Ozeans .“ Es wurde in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht. Die Hauptautorin ist außerordentliche Professorin Katarina Miljkovic von Curtins School of Earth and Planetary Science und dem Space Science and Technology Centre.
Vor über vier Milliarden Jahren erstarrte der Magmaozean des Mondes. Einschläge, die während der Abkühlung des Mondes auftraten, hinterließen fast unsichtbare Kraterabdrücke.
In einer Pressemitteilung sagte Hauptautor Miljkovic: „Diese großen Einschlagskrater, die oft als Einschlagsbecken bezeichnet werden und die während der Verfestigung des Mondmagma-Ozeans vor mehr als vier Milliarden Jahren entstanden sind, hätten anders aussehende Krater im Vergleich zu den später entstandenen hervorbringen müssen in der Erdgeschichte.“
Es dauerte Millionen von Jahren, bis der junge geschmolzene Mond abgekühlt war. Während dieser Zeit war die Oberfläche weich, und offensichtlich hinterließen Einschläge ganz andere Abdrücke als das, was wir heute auf der Mondoberfläche sehen.
„Ein sehr junger Mond hatte sich mit einem globalen Magmaozean gebildet, der über Millionen von Jahren abgekühlt war, um den Mond zu bilden, den wir heute sehen“, sagte Miljkovic. „Wenn Asteroiden und andere Körper auf eine weichere Oberfläche treffen, hätten sie keine so starken Spuren hinterlassen, was bedeutet, dass es kaum geologische oder geophysikalische Beweise für einen Einschlag geben würde.“
Der Tycho-Krater ist einer der hellsten des Mondes. Es ist relativ jung, etwa 108 Millionen Jahre alt. Ein Strahlensystem radialer Materialstreifen ist auf Tycho zentriert sichtbar. Die Einschläge, die auftraten, als der Mond ein abkühlender Magmaozean war, würden ganz anders aussehen. Bildnachweis: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=51289
„Der Zeitrahmen für die Erstarrung des Mondmagmaozeans variiert erheblich zwischen den verschiedenen Studien, aber er hätte ausreichend verlängert werden können, um einige der großen Impakt-Bombardementsgeschichten zu erleben, die für die frühesten Perioden der Entwicklung des Sonnensystems typisch sind“, sagte Miljkovic.
Die Forscher sind sich nicht sicher, wann der Magmaozean des Mondes abgekühlt und erstarrt ist. Verschiedene Studien haben zu unterschiedlichen Ergebnissen geführt. Einige Studien deuten darauf hin, dass es innerhalb von etwa 10 Millionen Jahren nach seiner Entstehung abgekühlt ist, einige Studien sagen viel länger, bis zu 200 Millionen Jahre. Und andere Forschungen zeigen, dass einige Regionen viel langsamer abkühlen und bis zu 500 Millionen Jahre brauchen, um sich zu verfestigen. „Radiogene Mondkrustenalter reichen von 4,47 ~ Ga bis 4,31 ~ Ga, was weitgehend in diesen Bereich fällt…“, schreiben die Autoren in ihrer Arbeit.
Die Forscher gehen davon aus, dass der teilweise erstarrte Mond eine dünnflüssige Schicht zwischen Kruste und Mantel gehabt hätte, eine Art Schmelzschicht. Wenn ein Asteroid, der groß genug ist, um ein Einschlagbecken zu erzeugen, den Mond trifft, würde das Becken „… anfällig für eine sofortige und extreme Krustenrelaxation sein, die fast nicht identifizierbare topographische und Krustendickensignaturen bildet.“ Beweise für diese Einschläge sind möglicherweise nicht nachweisbar, was mit anderen Beweisen übereinstimmt, die zeigen, dass der Mond zu Beginn der Erde-Mond-Entwicklung mehr Einschlägen ausgesetzt war.
Diese Abbildung aus der Studie zeigt gemittelte Profile des Oberflächenreliefs und der Kruste-Mantel-Grenzfläche für zwei Gruppen von Einschlagsbecken. Das obere Bild zeigt Profile für drei antike Einschlagsbecken, die gebildet wurden, als der Mond noch teilweise geschmolzen war. Der Boden zeigt zwei jüngere Einschlagsbecken aus der Zeit, als der Mond fest war. Beachten Sie die offensichtlichen Kraterrandprofile in der unteren Tafel, die in der oberen Tafel fehlen. Bildquelle: Milkjovic et al. 2021.
Mondgestein, das während des Apollo-Programms gesammelt wurde, deuten darauf hin, dass während der ersten 200 Millionen Jahre des Mondes eine Reihe großer, einschlagbecken bildender Einschläge stattgefunden haben sollten. Es gibt Hinweise darauf, dass die Aufzeichnungen über die Kraterbildung aus dieser Zeit unvollständig sind. Aktuelle Forschung zeigt, dass es vor 4,35 Ga bis zu 200 beckenbildende Einschläge gegeben haben könnte, die in den Krateraufzeichnungen nicht berücksichtigt wurden.
Diese Abbildung aus der Studie zeigt die Ergebnisse der Simulationen des Teams. Die obere Tafel ist für einen Impaktor mit 60 km Durchmesser, der mit 17 km/s auf den Mond auftrifft, und die untere Tafel ist für einen Impaktor mit 120 km Durchmesser, der mit derselben Geschwindigkeit auf dem Mond auftrifft. Der obere Bereich ist ähnlich groß wie der Einschlag, der das Orientale- oder Nectaris-Becken gebildet hat, während der untere der Größe des Einschlags ähnelt, der das Südpol-Aitken-Becken gebildet hat. Die Felder auf der linken Seite zeigen die Profile, die erstellt werden, wenn der Mond keine Schmelzschicht hat, und die Felder auf der rechten Seite zeigen Profile, die erstellt werden, wenn sich eine Schmelzschicht zwischen der Kruste und dem Mantel befindet. Die Ergebnisse sind für 3 Stunden nach dem Aufprall gültig. Bildquelle: Milkjovic et al. 2021.
Die Studie zeigt, dass viele antike Einschlagsbecken auf dem Mond kaum wiederzuerkennen wären. Aber sie zu finden ist wichtig, um die Geschichte des Mondes und damit auch die Geschichte der Entstehung der Erde und der anderen Planeten zu verstehen. Es zeigt auch, dass viele Einschlagsbecken, einschließlich des Südpol-Aitken-Beckens, gebildet wurden, als der Mond nicht vollständig erstarrte und noch eine Schmelzschicht zwischen Kruste und Mantel aufwiesen.
„Diese Becken hätten sich im Vergleich zu jüngeren Becken mit einer anderen Topographie und Krustensignatur gebildet, solange die Schmelzschicht >10 km dick war“, schreiben die Forscher in ihrer Arbeit.
Im Vergleich zu jüngeren Einschlagsbecken, die bei festem Mond entstanden, hätten diese alten Becken weniger markante Krustendickensignaturen und „…die topographische Signatur würde keine markanten konzentrischen Ringe aufweisen. Tatsächlich gilt: Je dicker die Schmelzschicht und je dünner die Kruste, desto höher die Wahrscheinlichkeit, dass das Becken in der Krateraufzeichnung überhaupt nicht erkennbar wäre…“, schreiben sie.
Sie beenden ihre Arbeit mit der Aussage, dass die Zahl der antiken Einschlagsbecken schwer zu begrenzen ist. Sie weisen auch darauf hin, dass ihre Arbeit „… mit den jüngsten Vorhersagen über höhere Impaktflüsse in der pränektarischen Epoche übereinstimmt, als aus den beobachtbaren Mondkrateraufzeichnungen abgeleitet werden kann.“
Diese Abbildung aus der Studie zeigt radiale Profile der Einschläge am Ende der Simulation. Die Oberseite stammt von einem Impaktor mit 60 km Durchmesser und die Unterseite von einem Impaktor mit 120 km Durchmesser. Die Unterschiede zwischen Simulationen mit Schmelzschicht und ohne Schmelzschicht sind deutlich. Bildquelle: Milkjovic et al. 2021.
Das Verständnis der frühen Einschläge auf den Mond ist Teil des Verständnisses der frühesten Epochen im Sonnensystem und der Entstehung der Planeten und des Mondes. Es gibt Unterschiede zwischen Theorie und Beweisen, wenn es um Mondkraterbildung und die Entstehung des Mondes geht. 'In dieser Forschung wollten wir die Diskrepanz zwischen Theorie und Beobachtungen der Mondkistenaufzeichnung erklären', sagte Associate Professor Miljkovic.
„Die Übersetzung dieses Ergebnisses wird zukünftigen Forschern helfen, die Auswirkungen zu verstehen, die die frühe Erde erfahren haben könnte und wie sie die Entwicklung unseres Planeten beeinflusst hätte“, sagte Miljkovic.
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