Met behulp van gegevens van NASA's Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) missie, wetenschappers hebben nieuw licht geworpen op de vorming van een enorme inslag in de vorm van een roos op de maan. De bevindingen, beschreven in twee artikelen gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , zou wetenschappers kunnen helpen beter te begrijpen hoe dit soort gigantische inslagen de vroege evolutie van de maan beïnvloedden, Mars en aarde.

Ongeveer 3,8 miljard jaar geleden gevormd, het Orientale-bekken bevindt zich aan de zuidwestelijke rand van de dichtstbijzijnde kant van de maan, net nauwelijks zichtbaar vanaf de aarde. De meest opvallende kenmerken van het bassin zijn drie concentrische ringen van gesteente, waarvan de buitenste een diameter heeft van bijna 580 mijl.

Wetenschappers hebben jarenlang gedebatteerd over hoe die ringen zijn gevormd. Dankzij gerichte dichte passages over Orientale door het dubbele GRAIL-ruimtevaartuig in 2012, missiewetenschappers denken dat ze het eindelijk door hebben. De GRAIL-gegevens onthulden nieuwe details over de interieurstructuur van Orientale. Wetenschappers gebruikten die informatie om een ​​computermodel te kalibreren dat, Voor de eerste keer, was in staat om de formatie van de ringen te recreëren.

"Grote inslagen zoals die welke Orientale vormden, waren de belangrijkste aanjagers van verandering op planetaire korsten in het vroege zonnestelsel, " zei Brandon Johnson, een geoloog aan de Brown University, hoofdauteur van een van de papers en een co-auteur van de andere. "Dankzij de enorme gegevens die GRAIL levert, we hebben een veel beter idee van hoe deze bassins zich vormen, en we kunnen die kennis toepassen op grote bassins op andere planeten en manen."

In een van de Wetenschap papieren, een onderzoeksteam onder leiding van MIT's Maria Zuber, een Brown Ph.D. afstuderen, voerde een gedetailleerd onderzoek uit van de door GRAIL geretourneerde gegevens.

"Vroeger, onze kijk op het Orientale-bekken was grotendeels gerelateerd aan de oppervlaktekenmerken, maar we wisten niet hoe de ondergrond er in detail uitzag. Het is alsof je probeert te begrijpen hoe het menselijk lichaam werkt door alleen maar naar de oppervlakte te kijken, " zei Jim Hoofd, een geoloog in Brown, GRAIL wetenschapsteamlid en co-auteur van het onderzoek. "Het mooie van de GRAIL-gegevens is dat het is alsof je Orientale in een röntgenapparaat plaatst en tot in detail leert waar de oppervlaktekenmerken in de ondergrond mee overeenkomen."

Een van de belangrijkste mysteries die de gegevens hebben helpen oplossen, betreft de grootte en locatie van de voorbijgaande krater van Orientale, de aanvankelijke depressie die ontstond toen het botslichaam materiaal van het oppervlak wegschoot. Bij kleinere effecten, die eerste krater is achtergelaten. Maar bij grotere botsingen, de terugkaatsing van het oppervlak na de inslag kan soms elk spoor van dat eerste inslagpunt uitwissen.

Sommige onderzoekers hadden gedacht dat een van de ringen van Orientale de overblijfselen van de voorbijgaande krater zou kunnen voorstellen. Maar de GRAIL-gegevens toonden aan dat dat niet het geval is. In plaats daarvan suggereert de zwaartekrachtsignatuur van Orientale dat de voorbijgaande krater ergens tussen de twee binnenringen was, met een doorsnee van 200 tot 300 mijl. Alle herkenbare oppervlakteresten van die krater werden gewist door de nasleep van de botsing.

Door de grootte van de tijdelijke krater te beperken, kon het team inschatten hoeveel materiaal tijdens de botsing uit het oppervlak werd gestraald. Het team berekent dat ongeveer 816, 000 kubieke mijl rots werd weggeblazen.

voor hoofd, die bevindingen hielpen jaren samen te binden voor onderzoek naar Orientale.

"Ik schreef mijn eerste paper over het Orientale Basin in 1974, meer dan veertig jaar geleden, en sindsdien bestudeer ik het, ' zei hij. 'We weten nu welke delen van de korst zijn verwijderd, welke delen van de mantel en het diepere interieur werden opgetild, en hoeveel ejecta werd verwijderd en herverdeeld over de hele maan."

De ringen van Orientale modelleren

Voor het andere papier Johnson leidde een team van onderzoekers die de GRAIL-gegevens gebruikten om een ​​computermodel te ontwikkelen van de impact en de nasleep ervan. Het model dat het beste past bij de GRAIL-gegevens schat dat Orientale werd gevormd door een object met een doorsnede van ongeveer 40 mijl met een snelheid van ongeveer 9 mijl per seconde.

Het model was in staat om Orientale's ringen na te maken en uit te leggen hoe ze gevormd zijn. Het toonde aan dat toen de korst terugkaatste na de impact, warme en kneedbare rotsen in de ondergrond stroomden naar binnen in de richting van het inslagpunt. Die binnenwaartse stroom zorgde ervoor dat de korst erboven barstte en wegglipte, de kliffen vormen, enkele kilometers hoog, waaruit de buitenste twee ringen bestaan.

De binnenste ring werd gevormd door een ander proces. Bij kleinere effecten, de rebound van de korst kan een berg materiaal vormen in het midden van een krater, een centrale piek genoemd. Maar de centrale piek van Orientale was te groot om stabiel te zijn. Dat materiaal stroomde terug naar buiten, uiteindelijk op een cirkelvormige manier ophopen, de binnenring vormen.

"Dit was een heel intens proces, Johnson zei. "Deze kliffen van enkele kilometers en de centrale ring vormden zich allemaal binnen enkele minuten na de eerste impact."

Dit is de eerste keer dat een model deze ringen heeft kunnen reproduceren, zei Johnson.

"GRAIL leverde de gegevens die we nodig hadden om de modellen te funderen, " zei hij. "Dat geeft ons het vertrouwen dat we de processen vastleggen die deze ringen daadwerkelijk hebben gevormd."

Ringbassins elders

Orientale is het jongste en best bewaarde voorbeeld van een meerringbassin overal in het zonnestelsel, maar het is zeker niet de enige. Gewapend met kennis van Orientale, wetenschappers kunnen onderzoeken hoe deze processen zich elders afspelen.

"Er zijn meerdere van dit soort bassins op Mars, " Johnson zei:"Maar vergeleken met de maan, er is veel meer geologie gebeurd na deze inslagen die ze degraderen. Nu we een beter begrip hebben van hoe de bassins zijn ontstaan, we kunnen de processen die daarna kwamen beter begrijpen."

Head zegt dat dit onderzoek nog een ander voorbeeld is van hoe onze eigen maan ons helpt de rest van het zonnestelsel te begrijpen.

"De maan is in sommige opzichten een laboratorium vol goed bewaarde kenmerken die we tot in detail kunnen analyseren, Head zei. "Dankzij het leiderschap van Maria Zuber, GRAIL blijft ons helpen begrijpen hoe de maan evolueerde en hoe die processen zich verhouden tot andere planeten en manen."