De vorm van de maan wijkt af van een eenvoudige bol op een manier die wetenschappers moeilijk hebben kunnen uitleggen. Toen de maan meer dan vier miljard jaar geleden afkoelde en stolt, werden de beeldvormende effecten van getijden- en rotatiekrachten bevroren.
Astronomen denken dat de maan is gevormd toen een schurkenplaneet, groter dan Mars, de aarde in een grote, bliksemsnelle slag trof. Een wolk steeg 13.700 mijl (22.000 kilometer) boven de aarde en condenseerde tot talloze vaste deeltjes die om de aarde draaiden. In de loop van de tijd vormden deze maantjes de maan.
Dus de maan werd vanaf het begin gevormd door de zwaartekracht van de aarde. Hoewel wetenschappers lang hebben gepostuleerd dat getijdenkrachten de gesmolten maan hebben helpen vormen, biedt de nieuwe studie een veel gedetailleerder inzicht in de extra krachten die een rol spelen.
Ian Garrick-Bethell van UCSC en collega's bestudeerden topografische gegevens verzameld door NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) en informatie over het zwaartekrachtveld van de maan verzameld door het dubbele GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) ruimtevaartuig van het bureau.
Niet lang na de vorming van de maan werd de korst losgekoppeld van de mantel eronder door een tussenliggende oceaan van magma. Dit veroorzaakte enorme getijdenkrachten. Aan de polen, waar de buiging en verwarming het grootst waren, werd de korst dunner, terwijl de dikste korst zich vormde aan de evenaars. Garrick-Bethel vergeleek dit met een citroenvorm met de lange as van de citroen naar de aarde gericht.
Maar dit proces verklaart niet waarom de uitstulping nu alleen aan de andere kant van de maan voorkomt. Je zou het aan beide kanten verwachten, want getijden hebben een symmetrisch effect.
"In 2010 vonden we een gebied dat past bij het getijdenverwarmingseffect, maar dat onderzoek liet de rest van de maan open en omvatte niet de getijdenrotatie-vervorming. In dit artikel hebben we geprobeerd al die overwegingen bij elkaar te brengen, 'zei Garrick-Bethell in een persbericht.
Elke rotatiekracht zou ervoor zorgen dat de draaiende maan bij de polen een beetje plat wordt en bij de evenaar uitpuilt. Het zou een soortgelijk effect op de vorm van de maan hebben gehad als de getijdenverwarming, die beide verschillende kenmerken achterlieten in het zwaartekrachtveld van de maan. Omdat de korst lichter is dan de onderliggende mantel, onthullen zwaartekrachtsignalen variaties in de interne structuur van de maan, waarvan vele het gevolg kunnen zijn van eerdere krachten.
Interessant is dat Garrick-Bethell en collega's ontdekten dat het algehele zwaartekrachtveld van de maan niet langer is uitgelijnd met de topografie. De lange as van de maan wijst niet rechtstreeks naar de aarde, zoals waarschijnlijk het geval was toen de maan voor het eerst werd gevormd; in plaats daarvan wordt het ongeveer 30 graden verschoven.
"De maan die lang geleden voor ons stond, is verschoven, dus we kijken niet langer naar het oeroppervlak van de maan", zei Garrick-Bethell. “Veranderingen in de massaverdeling veranderden de oriëntatie van de maan. De kraters verwijderden wat massa en er waren ook interne veranderingen, waarschijnlijk gerelateerd aan het moment waarop de maan vulkanisch actief werd. '
De details en timing van deze processen zijn nog steeds onzeker, maar de nieuwe analyse zou moeten helpen om licht te werpen op de getijden- en rotatiekrachten die overvloedig aanwezig zijn in het hele zonnestelsel en de melkweg. Deze eenvoudige krachten hebben immers bijgedragen aan het vormen van onze naaste buur en de verste exoplaneet.
De resultaten zijn vandaag gepubliceerd in Nature.
