Månens form afviger fra en enkel sfære på en måde, som forskere har kæmpet for at forklare. Da månen afkøles og størknet for mere end fire milliarder år siden, blev skulpturvirkningerne af tidevands- og rotationskræfter frosset på plads.
Astronomer tror, at månen dannede sig, da en useriøs planet, større end Mars, ramte Jorden i et stort, blikende slag. En sky steg 13.700 mil (22.000 kilometer) over Jorden, hvor den kondenserede til utallige faste partikler, der kredsede om Jorden. Over tid kombinerede disse moonlets sig for at danne månen.
Så månen blev skulptureret af Jordens tyngdekraft fra start. Selvom forskere længe har postuleret om, at tidevandsstyrker var med til at forme den smeltede måne, giver den nye undersøgelse en meget mere detaljeret forståelse af de ekstra kræfter, der er spillet.
Ian Garrick-Bethell fra UCSC og kolleger studerede topografiske data indsamlet af NASAs Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) og information om månens tyngdekraftfelt indsamlet af agenturets tvilling GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) rumfartøj.
Ikke længe efter månens dannelse blev skorpen frakoblet fra mantlen nedenfor af et mellemliggende hav af magma. Dette medførte enorme tidevandskræfter. Ved polerne, hvor bøjningen og opvarmningen var størst, blev skorpen tyndere, mens den tykeste skorpe dannede sig ved ækvatorerne. Garrick-Bethel sammenlignede dette med en citronform med citronens lange akse pegende på jorden.
Men denne proces forklarer ikke, hvorfor udbuelsen nu kun findes på fjernsiden af månen. Du ville forvente at se det på begge sider, da tidevand har en symmetrisk effekt.
”I 2010 fandt vi et område, der passer til tidevandsopvarmningseffekten, men denne undersøgelse lod resten af månen åbne og inkluderede ikke tidevand-roterende deformation. I dette papir forsøgte vi at bringe alle disse overvejelser sammen, ”sagde Garrick-Bethell i en pressemeddelelse.
Eventuelle rotationskræfter ville få den drejende måne til at flade lidt ved polerne og bule ud nær ækvator. Det ville have haft en lignende effekt på månens form, som tidevandsopvarmningen gjorde - som begge efterlod tydelige underskrifter i månens tyngdekraftfelt. Fordi skorpen er lettere end den underliggende mantel, afslører tyngdekraftsignaler variationer i månens indre struktur, hvoraf mange kan skyldes tidligere kræfter.
Interessant nok opdagede Garrick-Bethell og kolleger, at månens samlede tyngdekraftfelt ikke længere er på linje med topografien. Månens lange akse peger ikke direkte mod Jorden, som den sandsynligvis gjorde, da månen først dannede sig; i stedet modregnes det omkring 30 grader.
”Månen, som stod overfor os for længe siden, er forskudt, så vi ser ikke længere på månens overflade,” sagde Garrick-Bethell. ”Ændringer i massefordelingen flyttede månens orientering. Kratrene fjernede en vis masse, og der var også interne ændringer, sandsynligvis relateret til da månen blev vulkansk aktiv. ”
Detaljerne og tidspunktet for disse processer er stadig usikre, men den nye analyse skal hjælpe med at kaste lys over tidevands- og rotationskræfterne, der er rigelige i hele solsystemet og galaksen. Disse enkle kræfter har trods alt været med til at forme vores nærmeste nabo og den fjerneste exoplanet.
Resultaterne er offentliggjort i dag i Nature.
