En av de största kratrarna i solsystemet är på vår måne. Det kallas South Pole-Aitken (SPA) -bassängen och det är 2500 km (1.600 mi) i diameter och 13 km (8.1 mi) djup. En ny studie säger att bassängen kan innehålla en enorm bit av metall som är större än Hawaii Big Island.
Studien, med titeln "Deep Structure of the Lunar South Pole-Aitken Basin," publiceras i Geophysical Research Letters. Det är huvudförfattaren är Peter B. James, biträdande professor i planetary geophysics vid Baylor's College of Arts & Sciences. Det är baserat på data från NASA: s uppdrag för Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL).
SPA-bassängen är den största universellt erkända slagkratern i solsystemet. Det kan inte ses från jorden eftersom det är på månens bortre sida. Den är oval, och om den fanns på jorden skulle den sträcka sig från Waco, Texas till Washington, DC. Med ett djup på 13 km (8.1 mi) är krateren cirka sex gånger djupare än den är bred. Dess status som en av de äldsta, välbevarade strukturerna på månen gör SPA-bassängen till ett ämne av mycket vetenskapligt intresse.
Begravd under denna gargantuan krater är en enorm bit av metall.
"Tänk dig att ta en hög med metall som är fem gånger större än Big Island of Hawaii och begrava den under jorden. Det är ungefär hur mycket oväntad massa vi upptäckte, säger huvudförfattaren Peter B. James.
Massan är troligen hundratals mil under månens yta, men som papperet säger: ”Det kan vara en stor täthetsanomali fördelad över ett blygsamt djupområde, eller det kan vara en anomali med subtil täthet fördelad över mantlets djup. ”
NASA: s GRAIL-uppdrag lanserades 2011 och tillbringade ungefär ett år på att kartlägga Månens allvar innan de kraschade in i Månen i en sista manöver. GRAIL använde två rymdskepp i samma månbana. De kallades GRAIL-A och GRAIL-B, eller Ebb and Flow.
När EBB och FLOW flög över områden med olika massor, rörde de sig lite mot eller bort från varandra. Precisionsinstrument på GRAIL-rymdskeppet mäter dessa förändringar och uppgifterna användes för att generera en högupplöst bild av Månens gravitationsfält.
Ett av GRAIL: s vetenskapliga mål var att bestämma underlagsstrukturen för påverkningsbassänger och ursprunget till månmaskoner (masskoncentrationer.) Denna studie kommer från den ansträngningen och kombinerar GRAIL-data med data från Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO.)
"När vi kombinerade dessa GRAIL-uppgifter med måntopografidata från Lunar Reconnaissance Orbiter upptäckte vi den oväntat stora mängden massor hundratals mil under South Pole-Aitken-bassängen," sade James.
Oavsett vilken tät fråga det är, drar det ner kraterets golv mer än en halv mil, enligt James. Datorsimuleringar tyder på att massan kan vara en enorm bit av nickel och järn, och att det var kärnan i en asteroide som träffade månen och placerade sig i den övre manteln.
"En av förklaringarna till denna extra massa är att metallen från asteroiden som bildade denna krater fortfarande är inbäddad i Månens mantel," sade James i ett pressmeddelande. Enligt det nya uppsatsen motsvarar "den överskottmassa som observerats i manteln ungefär motsvarande ... en järn-nickelkärna med en diameter på 95 km i Månens mantel."
De gjorde matematiken och matematiken sa ...
"Vi gjorde matematiken och visade att en tillräckligt spridd kärna i asteroiden som gjorde påverkan kunde förbli upphängd i Månens mantel fram till idag, snarare än att sjunka till Månens kärna," sade James.
Men det är inte den enda möjligheten. Bara den uppenbara.
Materialmassan kan vara en relik för månens bildning. Det är möjligt att det är en koncentration av täta oxider från det sista steget av månmagmahavets stelning. Månen bildades för cirka 4,51 miljarder år sedan, troligen till följd av att jorden kolliderade med en forntida protoplanet som hette Theia. Strax efter att den bildades, för 4,5 miljarder år sedan, kyldes och stelnade dess magmahav. När de svalnade och stelnade skulle en av de sista oxiderna som bildades ha varit FeTiO3, även känd som ilmenit. Det är väldigt tätt och kan förklara avvikelsen.
Det är svårt att bestämma materialets exakta karaktär under SPA-bassängen. Det verkar ytterst osannolikt att en enorm koncentration av järn och nickel, om det är vad det är, ligger precis under ett av solsystemets största slagkratrar, utan att de två är anslutna.
Om det var resultatet av en asteroidpåverkan, när hände det då? Som James berättade för Space Magazine: ”Vi vet inte, men om månen var för varm vid påverkan, skulle den täta metallen från slagkärnan troligen ha sjunkit hela vägen ner till månens kärna, i vilket fall vi skulle inte se det. ”
Den bevarade kraterkanten runt SPA ger viktiga bevis för att fastställa tiden för påverkan. Som James berättade för Space Magazine, ”Vi skulle inte heller se en bevarad kant om SPA bildades i ett magmahav. Därför hade månen troligen en chans att svalna något innan denna påverkan inträffade. ”
Det är annorlunda än andra kratrar
SPA-bassängen skiljer sig från andra slagkratrar på månen. Andra kratrar har ett tjur-ögonmönster av tyngdkraftsanomalier, men SPA gör det inte. James berättade för Space Magazine att SPA "har ett brett område med svag tyngdkraft korrelerat med en topografisk depression som skapas av den täta mantelanomalin som tynger månens yta."
Enligt James är bassängen "ett av de bästa naturliga laboratorierna för att studera katastrofala effekthändelser, en forntida process som formade alla de steniga planeter och månar vi ser idag."
Att låsa upp SPA-bassängets hemligheter kommer att kräva mer arbete. Att utesluta antingen en asteroidpåverkan eller oxider från magma-stelning som orsak till avvikelsen kräver förbättrade simuleringar. Som James berättade för Space Magazine: "Det bästa sättet att utesluta det ena scenariot eller det andra skulle vara att utföra nyare och bättre simuleringar."
Källor:
- Pressmeddelande: Massanomali upptäckt under månens största krater
- Forskningsdokument: Deep Structure of the Lunar South Pole? Aitken Basin
- Wikipedia-inträde: South Pole – Aitken bassäng
- NASA: GRAIL Mission
