Het grote verschil tussen de sterk bekraterde achterkant van de maan en de lager gelegen open bekkens van de naar de aarde gerichte nabije zijde, heeft wetenschappers decennia lang in verwarring gebracht.

Nutsvoorzieningen, nieuw bewijs over de maankorst suggereert dat de verschillen werden veroorzaakt door een eigenzinnige dwergplaneet die in de vroege geschiedenis van het zonnestelsel in botsing kwam met de maan. Een rapport over het nieuwe onderzoek is gepubliceerd in AGU's Tijdschrift voor Geofysisch Onderzoek : Planeten .

Het mysterie van de twee gezichten van de maan begon in het Apollo-tijdperk toen de eerste beelden van de achterkant de verrassende verschillen onthulden. Metingen uitgevoerd door de Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL)-missie in 2012 gaven meer details over de structuur van de maan, inclusief hoe de korst dikker is en een extra laag materiaal aan de achterkant bevat.

Er zijn een aantal ideeën die zijn gebruikt om de asymmetrie van de maan te verklaren. Een daarvan is dat er eens twee manen in een baan om de aarde cirkelden en dat ze in de allereerste dagen van de vorming van de maan samensmolten. Een ander idee is dat een groot lichaam, misschien een jonge dwergplaneet, bevond zich in een baan rond de zon waardoor het op ramkoers met de maan kwam. Dit laatste idee van een gigantische impact zou iets later zijn gebeurd dan een scenario van samensmeltende manen en nadat de maan een stevige korst had gevormd, zei Meng Hua Zhu van het Space Science Institute aan de Macau University of Science and Technology en hoofdauteur van de nieuwe studie. Tekenen van een dergelijke impact zouden vandaag zichtbaar moeten zijn in de structuur van de maankorst.

"De gedetailleerde zwaartekrachtgegevens verkregen door GRAIL hebben nieuw inzicht gegeven in de structuur van de maankorst onder het oppervlak, ' zei Zhu.

De nieuwe bevindingen van GRAIL gaven Zhu's team van onderzoekers een duidelijker doel om naar te streven met de computersimulaties die ze gebruikten om verschillende vroege-maan-impactscenario's te testen. De auteurs van het onderzoek voerden 360 computersimulaties uit van gigantische inslagen met de maan om erachter te komen of een dergelijke gebeurtenis miljoenen jaren geleden de korst van de huidige maan kon reproduceren, zoals gedetecteerd door GRAIL.

Ze vonden dat de beste pasvorm voor de asymmetrische maan van vandaag een groot lichaam is, ongeveer 480 mijl (780 kilometer) in diameter, die op 14-jarige leeftijd tegen de dichtstbijzijnde kant van de maan botst, 000 mijl per uur (22, 500 kilometer per uur). Dat zou het equivalent zijn van een object dat iets kleiner is dan de dwergplaneet Ceres, die ongeveer een kwart zo snel beweegt als de meteoorstenen en zandkorrels die opbranden als "vallende sterren" in de atmosfeer van de aarde. Een andere goede pasvorm voor de impactcombinaties die het team heeft gemodelleerd, is een iets kleinere, diameter van 720 kilometer, object raakt iets sneller 15, 000 mijl per uur (24, 500 kilometer per uur).

In beide scenario's, het model laat zien dat de impact enorme hoeveelheden materiaal zou hebben opgeworpen dat zou terugvallen op het oppervlak van de maan, het begraven van de oerkorst aan de andere kant in 3 tot 6 mijl (5 tot 10 kilometer) puin. Dat is de toegevoegde korstlaag die GRAIL aan de achterkant heeft gedetecteerd, volgens Zhu.

De nieuwe studie suggereert dat het botslichaam waarschijnlijk geen vroege tweede maan van de aarde was. Wat het botslichaam ook was - een asteroïde of een dwergplaneet - het was waarschijnlijk in zijn eigen baan rond de zon toen het de maan ontmoette, zei Zhu.

Het gigantische inslagmodel geeft ook een goede verklaring voor de onverklaarde verschillen in isotopen van kalium, fosfor en zeldzame-aarde-elementen zoals wolfraam-182 tussen de oppervlakken van de aarde en de maan, leggen de onderzoekers uit. Deze elementen kunnen afkomstig zijn van de gigantische impact, die dat materiaal na zijn vorming aan de maan zou hebben toegevoegd, volgens de auteurs van de studie.

"Ons model kan deze isotoopanomalie dus verklaren in de context van het gigantische impactscenario van de oorsprong van de maan." schrijven de onderzoekers.

De nieuwe studie suggereert niet alleen een antwoord op lopende vragen over de maan, maar kan ook inzicht geven in de structuur van andere asymmetrische werelden in ons zonnestelsel, zoals Mars schreven de onderzoekers.

"Dit is een paper dat zeer provocerend zal zijn, " zei Steve Hauck, een professor in planetaire geodynamica aan de Case Western Reserve University en hoofdredacteur van de JGR:Planets. "Het begrijpen van de oorsprong van de verschillen tussen de voorkant en de achterkant van de maan is een fundamentele kwestie in de maanwetenschap. Inderdaad, verschillende planeten hebben halfronde dichotomieën, maar voor de maan hebben we veel gegevens om modellen en hypothesen mee te testen, dus de implicaties van het werk kunnen waarschijnlijk breder zijn dan alleen de maan."