Een studie onder leiding van Boulder-onderzoekers van de Universiteit van Colorado biedt nieuw inzicht in de buitensporige equatoriale uitstulping van de maan, een kenmerk dat meer dan vier miljard jaar geleden op zijn plaats stolde toen de maan zich geleidelijk van de aarde verwijderde.

Het onderzoek stelt parameters vast over hoe snel de maan zich van de aarde had kunnen verwijderen en suggereert dat de hydrosfeer van de ontluikende planeet op dat moment niet bestond of nog bevroren was, indirect ondersteunen van de theorie van een zwakker, zwakkere zon die destijds ongeveer 30 procent minder energie uitstraalde dan nu.

"De fossiele uitstulping van de maan kan geheimen bevatten van de vroege evolutie van de aarde die nergens anders zijn vastgelegd, " zei Shijie Zhong, een professor in CU Boulder's Department of Physics en de co-hoofdauteur van het nieuwe onderzoek. "Ons model legt twee tijdafhankelijke processen vast en dit is de eerste keer dat iemand tijdschaalbeperkingen heeft kunnen stellen aan een vroege maanrecessie."

De maan verwijdert zich momenteel van de aarde met een snelheid van ongeveer 4 centimeter per jaar volgens maanlaserwaarnemingen van de Apollo-missies. Aangenomen wordt dat de recessie het gevolg is van zwaartekracht of getijdeninteractie tussen de aarde en de maan. Hetzelfde proces zorgt er ook voor dat de rotatie van de aarde vertraagt ​​en de lengte van de dag toeneemt.

Wetenschappers hebben getheoretiseerd dat getijden- en rotatiekrachten de maan hebben gevormd nadat deze van de aarde was gescheiden, afgekoeld en verder van de planeet verwijderd. De effecten van deze krachten maakten de Maan iets plat aan zijn polen en stolden een permanente uitstulping in de maankorst, het creëren van de functie die bekend staat als de fossiele uitstulping. Ongeveer 200 jaar geleden, De Franse wiskundige en natuurkundige Pierre-Simon Laplace stelde vast dat de equatoriale uitstulping van de maan 20 keer te groot was voor de rotatiesnelheid van één omwenteling per maand.

De timing en noodzakelijke omstandigheden van deze fossiele uitstulping zijn grotendeels onbekend gebleven, aangezien er nooit fysieke modellen voor dit proces zijn geformuleerd. Met behulp van een uniek dynamisch model, Zhong en zijn collega's stelden vast dat het proces niet plotseling was, maar vrij langzaam, die honderden miljoenen jaren duurde toen de maan zich van de aarde verwijderde tijdens het Hades-tijdperk, of ongeveer 4 miljard jaar geleden.

Maar om dat het geval te zijn geweest, De energiedissipatie van de aarde als reactie op getijdenkrachten - die grotendeels wordt gecontroleerd door de oceanen voor de huidige aarde - zou destijds sterk moeten zijn verminderd.

"De hydrosfeer van de aarde, als het al bestond in de tijd van Hadean, misschien helemaal bevroren, die getijdendissipatie of wrijving vrijwel zou hebben geëlimineerd, "Zhong zei, eraan toevoegend dat een zwakkere, zwakkere jonge zon zou dergelijke omstandigheden in theorie mogelijk hebben gemaakt.

De "sneeuwbal-aarde"-hypothese is eerder gesuggereerd voor het Neoproterozoïcum, ongeveer 600 miljoen jaar geleden, op basis van geologische gegevens. Soortgelijke ideeën hebben ook betrekking op de mogelijkheid van een zwakkere jonge zon, maar direct observationeel bewijs in het geologische record ontbreekt momenteel, waardoor het onderwerp van discussie onder wetenschappers.

De onderzoekers zijn van plan hun model verder te optimaliseren en zullen proberen om andere kennishiaten over de vroege dagen van de maan en de aarde tussen 3,8 en 4,5 miljard jaar geleden op te vullen.

Het onderzoek is onlangs online gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven , een tijdschrift van de American Geophysical Union.