Die pockennarbige Oberfläche des Mondes erzählt die Geschichte seiner Geschichte. Laut der Internationalen Astronomischen Union (IAU) ist er von über 9.000 Einschlagskratern gekennzeichnet. Die größten werden Einschlagsbecken genannt, nicht Krater. Jetzt wurde eine neue Studie in veröffentlicht Die Briefe des astrophysikalischen Journals behauptet, dass Asteroiden die Becken nicht erschaffen haben; übrig gebliebene Planetesimale taten es.
Die Rieseneinschlagshypothese vertritt die Idee, dass der Mond entstand, als ein marsgroßer Protoplanet vor etwa 4,5 Milliarden Jahren auf die Erde prallte. Die Kollision schickte geschmolzenes Material in eine Umlaufbahn um die Erde. Ein Teil dieses Materials fiel auf die Erde, und ein Teil verschmolz zum Mond.
Als das geschmolzene Gestein verschmolz, erlebte der Mond eine Phase, die als Lunar Magma Ocean (LMO) bezeichnet wird. Die gesamte Oberfläche des Mondes war während des LMO geschmolzen, und obwohl Astronomen nicht daran zweifeln, dass während dieser Episode massive Objekte mit dem Mond kollidierten, gibt es keine Aufzeichnungen darüber. Erst als der Mond erstarrte, konnten Einschläge bleibende Spuren hinterlassen.
Forscher versuchen, den Mond zu verstehen, indem sie die Geschichte der Mondeinschläge zusammensetzen, und die Verfestigung des LMO markiert die Stunde Null für den Einschlagsrekord des Mondes. Da der Mond geologisch inaktiv ist, hat jeder Impaktor, der den Mond seit Stunde Null getroffen hat, eine Spur hinterlassen, die bis heute dort ist.
Einige der Krater des Mondes sind so riesig, dass sie als Einschlagsbecken und nicht als Krater bezeichnet werden. Becken sind nicht nur größer als Krater, sondern auch komplexer und haben eher einen zentralen Spitzenring als eine einzelne zentrale Spitze. Merkmale, die größer als 300 km sind, werden Mondeinschlagsbecken genannt, und es gibt etwa 50 davon. Das größte Einschlagsbecken des Mondes ist das Südpol-Aitken-Becken (SPA) mit einem Durchmesser von 2.494,5 Kilometern (1.550 Meilen). Texas könnte hineinpassen.
Eine neue Studie besagt, dass die übrig gebliebenen terrestrischen Planetesimale diese Becken gebildet haben, als sie auf den Mond prallten. Die Studie mit dem Titel „Formation of Lunar Basins from Impacts of Leftover Planetesimals“ ist in veröffentlicht Die Briefe des astrophysikalischen Journals. Erstautor ist David Nesvorný vom Southwest Research Institute (SwRI).
Die Impaktoren, die die Becken geschaffen haben, spielten eine große Rolle in der Geschichte des Mondes und kontrollierten einen Großteil seiner Geologie. Beim Auftreffen entfernten sie vorhandenes Krustenmaterial vom innersten Scheitelring und verdichteten die Kruste zwischen dem inneren Scheitelring und dem äußeren Felgenkamm. Die Stutenbasalte des Mondes, die von den Apollo-Missionen beprobt wurden, sind hauptsächlich auf die topografischen Vertiefungen in der Mitte der Becken beschränkt.
Die Einschläge verursachten auch Verwerfungen und andere Verformungen über große Bereiche der Mondoberfläche und des ausgegrabenen Mantelmaterials. Dieses freigelegte Mantelmaterial enthält Hinweise auf grundlegende planetare Entstehungs- und Evolutionsprozesse.
Einige Einschlagsbecken werden wegen ihres Aussehens noch immer als Mondstuten bezeichnet. Die alten Menschen dachten, die dunklen Regionen in den Becken seien Ozeane. Die Becken füllten sich nicht mit basaltischer Lava, als sie ursprünglich entstanden waren, sondern als andere Impaktoren die gegenüberliegende Seite des Mondes von den Becken trafen und vulkanische Aktivität auslösten. Stuten bedecken etwa 16 % der Mondoberfläche.
Wenn sich diese Becken bilden, verbreitet der Aufprall Ejekta weit und breit, was den Forschern hilft, die Geschichte des Mondes zusammenzusetzen. Ein Krater auf dem Auswurf muss jünger sein als das Einschlagbecken, und wenn ein Becken einen Krater teilweise begräbt, dann ist der Krater älter.
Frühere Untersuchungen zeigten, dass Asteroiden aus dem Hauptgürtel für diese Einschlagsbecken verantwortlich sind. „Man vermutete, dass es sich bei den beckenbildenden Impaktoren um Asteroiden handelte, die von einer inneren Verlängerung des Hauptgürtels (1,8–2,0 AE) freigesetzt wurden“, schreiben die Autoren. Aber in ihrer Arbeit sagen die Autoren, dass die meisten Impaktoren Planetesimale waren. „Hier zeigen wir, dass die meisten Impaktoren stattdessen felsige Planetesimale waren, die nach der Akkretion des terrestrischen Planeten bei ~0,5–1,5 au zurückgelassen wurden.“
Es kollidierten mehr Planetesimale mit dem Mond, als in den Aufzeichnungen auftauchen, weil Planetesimale früher in der Geschichte des Sonnensystems reichlicher waren und einige während der LMO-Phase des Mondes eingeschlagen wären. „… die ersten ~200 Millionen Einschläge werden nicht auf der Mondoberfläche aufgezeichnet“, erklären die Forscher.
Die Forscher erstellten Modelle, um die Rolle der Planetesimale bei der Bildung der Mondbecken zu bestimmen. Sie stützten ihre Modelle auf frühere Forschungen zur Akkretion terrestrischer Planeten, die zeigen, wie sich Planetesimale im Laufe der Zeit aufgrund von Kollisionen mit anderen Objekten verändert haben. Dies wird als Kollisionsschleifen bezeichnet, was schließlich zu einer gleichmäßigen Größenverteilung von Planetesimalen führt. Sie stützten sich auch auf die dynamische Modellierung von Asteroiden und Kometen, um zu sehen, welche Rolle sie bei Mondeinschlägen spielten.
Die Arbeit der Autoren zeigt, dass Asteroideneinschläge die meisten Einschläge in den letzten 3,5 Milliarden Jahren verursacht haben. Aber vorher richteten Planetesimale den größten Schaden an. „Die integrierte Geschichte der Mondeinschläge zeigt, dass übrig gebliebene Planetesimale den frühen Einschlagsfluss dominierten (t 3,5 Ga; T wird rückblickend von heute gemessen)“, sagten die Forscher. Kometen haben einige Einschlagskrater im Sonnensystem geschaffen, aber nicht viele im Vergleich zu Asteroiden und Planetesimalen.
Ihre Ergebnisse zeigen auch, dass etwa 500 Planetesimale mit einem Durchmesser von 20 km den Mond während seiner LMO-Phase getroffen haben. Aber diese Auswirkungen hinterließen keine bleibenden Spuren.
Das prominente Imbrium-Becken ist laut dieser Arbeit ein kleiner Ausreißer. In ihrem Modell „tritt das Planetesimal, das das Imbrium-Becken geschaffen hat, mit einer Wahrscheinlichkeit von 15–35 % auf“, hatte einen Durchmesser von mindestens 100 km und schlug vor etwa 3,92 Milliarden Jahren ein. Die Autoren sagen, dass es sich spät gebildet haben muss, weil es nur zwei kleinere Becken darüber hat.
Die Ergebnisse werden auch durch Auswirkungen auf der Erde gestützt. Aber ohne Einschlagskrater zu untersuchen, verlassen sich die Forscher auf Kugelbetten. Wenn Impaktoren auf die Erde treffen, erzeugen sie eine Wolke aus verdampftem Gestein. Das Gestein kondensiert zu winzigen kugelförmigen Felsen, den sogenannten Kügelchen, die auf die Erde zurückströmen. Sie bilden in Felsen eingebettete Kugelbetten. „Unser Modell sagt Einschläge von ~20 d > 10 km auf der Erde für T = 2,5–3,5 Ga voraus“, heißt es in der Studie. „Dies ist ähnlich der Anzahl bekannter Sphärenbetten im späten Archaikum.“
In diesem Zeitintervall trafen sowohl Asteroiden des Hauptgürtels als auch übrig gebliebene Planetesimale die Erde. Aber sie schreiben: „Während die Asteroideneinschläge gleichmäßiger über das späte Archaikum verteilt waren, hätten fast alle planetesimalen Einschläge vor 3 Ga stattfinden müssen.“
Forscher untersuchen immer noch die Krater des Mondes und setzen die Geschichte des Sonnensystems zusammen. Während die IAU offiziell 9.137 Krater anerkennt, von denen 1.675 datiert wurden, werden sich diese Zahlen wahrscheinlich ändern. Neue Forschungen, die auf Daten des chinesischen Mondorbiters Chang’e basieren, bringen die Zahl der Krater näher an 130.000. Andere Untersuchungen beziffern die Zahl sogar noch höher: zwei Millionen Krater, die größer als 1–2 km sind.
Unabhängig von der letztendlichen Anzahl ist jeder Krater wie ein Fossil. Der Erde fehlt dieser Fossilienbestand, und das Zusammensetzen des Fossilienbestandes auf dem Mond enthüllt nicht nur die Geschichte des Mondes, sondern auch die der Erde.
Mehr Informationen:
David Nesvorný et al, Formation of Lunar Basins from Impacts of Leftover Planetesimals, Die Briefe des astrophysikalischen Journals (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/aca40e