Důlkový povrch Měsíce vypráví příběh o opakovaných dopadech po dlouhou dobu. Zatímco aktivní geologie Země vymaže většinu důkazů o dopadech, Měsíc nemá žádný mechanismus, který by to dokázal. Takže to sedí, jasný důkaz minulosti bohaté na dopady.
Viditelný záznam lunárního kráteru se používá k pochopení formování a historie Země, protože období častých dopadů by ovlivnila obě tělesa podobně. Ale v našem chápání historie Měsíce je něco špatně. Datování impaktních kráterů, dynamika asteroidů, měsíční vzorky, simulace formování impaktních pánví a modelování měsíční evoluce naznačují, že chybí nějaké důkazy z prvních dopadů Měsíce.
Nový výzkum říká, že tam bylo ještě více velkých dopadů formujících povodí, než si myslíme. Vědci se domnívají, že některé z těchto dopadů zanechaly otisky kráterů, které jsou téměř neviditelné.
Výzkum se ponoří do fáze starověkého magmatu Měsíce. Na začátku své historie byl Měsíc obrovským globálním oceánem magmatu. Velké dopady, ke kterým došlo, když se magma po miliony let ochlazovalo, možná zanechaly své stopy. Ale nepřipomínaly by otisky z nárazů, když byl Měsíc pevný.
Nový dokument se jmenuje „ Velké impaktní krátery během tuhnutí měsíčního magmatického oceánu .“ Je publikován v časopise Nature Communications. Hlavní autorkou je docentka Katarina Miljkovic z Curtin’s School of Earth and Planetary Science a Space Science and Technology Centre.
Před více než čtyřmi miliardami let ztuhnul měsíční magmatický oceán. Dopady, ke kterým došlo během této doby, když se Měsíc ochlazoval, zanechaly otisky kráterů, které jsou téměř neviditelné.
V tiskové zprávě hlavní autor Miljkovic řekl: „Tyto velké impaktní krátery, často označované jako impaktní pánve, vzniklé během tuhnutí měsíčního oceánu magmatu před více než čtyřmi miliardami let, měly vytvořit odlišně vypadající krátery ve srovnání s těmi, které se vytvořily později. v geologické historii.'
Trvalo miliony let, než se mladý roztavený Měsíc ochladil. Během té doby byl povrch měkký a dopady by samozřejmě zanechaly velmi odlišné otisky, než jaké nyní vidíme na povrchu Měsíce.
'Velmi mladý Měsíc se zformoval s globálním magmatickým oceánem, který se během milionů let ochlazoval, a vytvořil Měsíc, který vidíme dnes,' řekl Miljkovic. 'Takže když asteroidy a jiná tělesa dopadnou na měkčí povrch, nezanechají tak silné otisky, což znamená, že by existovalo jen málo geologických nebo geofyzikálních důkazů, že k dopadu došlo.'
Kráter Tycho je jedním z nejjasnějších na Měsíci. Je relativně mladý, je starý asi 108 milionů let. Ve středu Tycha je viditelný paprskový systém radiálních pruhů materiálu. Dopady, ke kterým došlo, když byl Měsíc chladným magmatickým oceánem, by vypadaly velmi odlišně. Obrazový kredit: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=51289
'Časový rámec tuhnutí měsíčního oceánu magmatu se mezi různými studiemi výrazně liší, ale mohl se prodloužit natolik, aby zažil některé z velkých impaktních bombardování typických pro nejranější období vývoje sluneční soustavy,' řekl Miljkovic.
Vědci si nejsou jisti, kdy se měsíční magmatický oceán ochladil a ztuhnul. Různé studie přinesly různé výsledky. Některé studie naznačují, že se ochladil během asi 10 milionů let po svém vzniku, některé studie říkají mnohem déle, až 200 milionů let. A další výzkumy ukazují, že některé oblasti chladly mnohem pomaleji, přičemž jejich ztuhnutí trvalo až 500 milionů let. 'Radiogenní stáří měsíční kůry se pohybuje od 4,47~Ga do 4,31~Ga, což spadá široce do tohoto rozmezí...' píší autoři ve svém článku.
Vědci se domnívají, že částečně ztuhlý Měsíc by měl mezi kůrou a pláštěm vrstvu s nízkou viskozitou, něco jako vrstvu taveniny. Když asteroid dostatečně velký na to, aby vytvořil impaktní pánev, zasáhl Měsíc, pánev by „…byla náchylná k okamžitému a extrémnímu uvolnění kůry a vytvořila by téměř neidentifikovatelné topografické znaky a signatury tloušťky kůry“. Důkazy pro tyto dopady nemusí být zjistitelné, což odpovídá dalším důkazům, které ukazují, že Měsíc byl v rané fázi vývoje Země-Měsíc vystaven většímu počtu dopadů.
Tento obrázek ze studie ukazuje zprůměrované profily povrchového reliéfu a rozhraní kůra-plášť pro dvě skupiny impaktních pánví. Horní panel ukazuje profily tří starověkých impaktních pánví, které vznikly, když byl Měsíc ještě částečně roztavený. Dno ukazuje dvě mladší impaktní pánve z doby, kdy byl Měsíc pevný. Všimněte si zjevných profilů okraje kráteru ve spodním panelu, které v horním panelu chybí. Image Credit: Milkjovic et al 2021.
Měsíční kameny nashromážděné během programu Apollo naznačují, že během prvních 200 milionů let Měsíce mělo dojít k řadě velkých dopadů vytvářejících impaktní pánve. Důkazy naznačují, že záznam o kráteru z tohoto období je neúplný. Nedávný výzkum ukazuje, že před 4,35 Ga mohlo dojít až ke 200 impaktům vytvářejícím pánve, které nejsou zahrnuty v záznamu kráteru.
Tento obrázek ze studie ukazuje výsledky týmových simulací. Horní panel je pro impaktor o průměru 60 km narážející na Měsíc rychlostí 17 km/s a spodní panel je pro impaktor o průměru 120 km zasahující Měsíc stejnou rychlostí. Horní část je podobná velikosti dopadu, který vytvořil povodí Orientale nebo Nectaris, zatímco spodní část je podobná velikosti dopadu, který vytvořil pánev South Pole Aitken Basin. Panely vlevo ukazují profily vytvořené, když Měsíc nemá žádnou vrstvu taveniny, a panely vpravo zobrazují profily vytvořené, když vrstva taveniny sedí mezi kůrou a pláštěm. Výsledky jsou 3 hodiny po dopadech. Image Credit: Milkjovic et al 2021.
Studie ukazuje, že mnoho starověkých impaktních pánví by bylo na Měsíci téměř k nepoznání. Jejich nalezení je však důležité pro pochopení historie Měsíce a potažmo historie formování Země a dalších planet. Ukazuje také, že mnoho impaktních pánví, včetně pánve Aitken na jižním pólu, vzniklo, když Měsíc nebyl úplně ztuhlý, a stále měl mezi kůrou a pláštěm vrstvu taveniny.
'Tyto pánve by se vytvořily s odlišným topografickým a korovým podpisem ve srovnání s mladšími pánvemi, pokud by vrstva taveniny byla > 10 km tlustá,' píší vědci ve svém článku.
Ve srovnání s mladšími impaktními pánvemi vytvořenými v době, kdy byl Měsíc pevný, by tyto staré pánve měly méně výrazné signatury tloušťky kůry a „…topografická signatura by nevykazovala výrazné soustředné prstence. Ve skutečnosti, čím silnější je vrstva taveniny a čím tenčí je kůra, tím vyšší je pravděpodobnost, že pánev nebude v záznamu kráteru vůbec rozpoznatelná…“ píší.
Svůj příspěvek končí tvrzením, že počet starověkých impaktních nádrží je obtížné omezit. Poukazují také na to, že jejich práce je „...v souladu s nedávnými předpověďmi vyšších impaktních toků v pre-nektarijské epoše, než jsou odvozeny z pozorovatelného záznamu lunárního kráteru“.
Tento obrázek ze studie ukazuje radiální profily dopadů na konci simulace. Horní část je z impaktoru o průměru 60 km a spodní část je z impaktoru o průměru 120 km. Rozdíly mezi simulacemi s vrstvou taveniny a bez vrstvy taveniny jsou jasné. Image Credit: Milkjovic et al 2021.
Pochopení raných dopadů na Měsíc je součástí pochopení nejstarších epoch ve Sluneční soustavě a toho, jak vznikly planety a Měsíc. Pokud jde o lunární krátery a formování Měsíce, existují rozdíly mezi teorií a důkazy. 'V tomto výzkumu jsme se rozhodli vysvětlit rozpor mezi teorií a pozorováním záznamu lunárního cratingu,' řekl docent Miljkovic.
'Překlad tohoto zjištění pomůže budoucím výzkumníkům pochopit dopad, který mohla zažít raná Země, a jak by to ovlivnilo vývoj naší planety,' řekl Miljkovic.
Více:
- Tisková zpráva: Curtinův výzkum vrhá světlo na Měsíc nejstarší geologické otisky
- Výzkum: Velké impaktní krátery během tuhnutí měsíčního magmatického oceánu
- Vesmír dnes: Astronauti Apolla 17 přinesli domů vzorky z nejstaršího impaktního kráteru na Měsíci
