"Zonder bewijs kun je je favoriete model kiezen. Elk model heeft diepgaande implicaties voor de geologische evolutie van onze maan", zegt co-hoofdauteur Adrien Broquet van het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum in Berlijn, die het werk deed tijdens zijn tijd als postdoctoraal onderzoeker. onderzoeksmedewerker bij LPL.

In een eerdere studie, geleid door Nan Zhang van de Peking Universiteit in Beijing, die ook co-auteur is van het nieuwste artikel, voorspelden modellen dat de dichte laag titaniumrijk materiaal onder de korst eerst naar de dichtstbijzijnde kant van de maan migreerde. , mogelijk veroorzaakt door een gigantische inslag aan de andere kant, en vervolgens in het binnenland gezonken in een netwerk van plaatachtige platen, die bijna als watervallen in het binnenste van de maan stromen. Maar toen dat materiaal zonk, liet het een klein overblijfsel achter in een geometrisch patroon van elkaar kruisende lineaire lichamen van dicht titaniumrijk materiaal onder de korst.

‘Toen we die modelvoorspellingen zagen, was het alsof er een gloeilamp aanging’, zegt Andrews-Hanna, ‘omdat we precies hetzelfde patroon zien als we kijken naar subtiele variaties in het zwaartekrachtveld van de maan, waardoor een netwerk van dicht materiaal op de loer ligt. de korst."

In de nieuwe studie vergeleken de auteurs simulaties van een zinkende ilmenietrijke laag met een reeks lineaire zwaartekrachtafwijkingen die werden gedetecteerd door NASA's GRAIL-missie, waarvan de twee ruimtevaartuigen tussen 2011 en 2012 in een baan om de maan cirkelden en kleine variaties in de zwaartekracht maten. Deze lineaire anomalieën omringen een uitgestrekt donker gebied aan de nabije kant van de maan, bedekt door vulkanische stromingen die bekend staan ​​als mare (Latijn voor 'zee').

De auteurs ontdekten dat de zwaartekrachtsignaturen gemeten door de GRAIL-missie consistent zijn met simulaties van ilmenietlagen, en dat het zwaartekrachtveld kan worden gebruikt om de verdeling in kaart te brengen van de ilmenietresten die achterblijven na het zinken van het grootste deel van de dichte laag. P>

"Onze analyses laten zien dat de modellen en gegevens één opmerkelijk consistent verhaal vertellen," zei Liang. "Ilmenietmaterialen migreerden naar de dichtstbijzijnde kant en zonken in bladachtige cascades naar het binnenland, waarbij ze een overblijfsel achterlieten dat afwijkingen in het zwaartekrachtveld van de maan veroorzaakt, zoals gezien door GRAIL."

De observaties van het team beperken ook de timing van deze gebeurtenis:de lineaire zwaartekrachtafwijkingen worden onderbroken door de grootste en oudste inslagbekkens aan de dichtstbijzijnde kant en moeten daarom eerder zijn gevormd. Op basis van deze transversale relaties suggereren de auteurs dat de ilmenietrijke laag vóór 4,22 miljard jaar geleden zonk, wat consistent is met het feit dat deze heeft bijgedragen aan het latere vulkanisme dat op het maanoppervlak te zien is.

‘Door deze variaties in het zwaartekrachtveld van de maan te analyseren, konden we onder het maanoppervlak kijken en zien wat eronder ligt’, zegt Broquet, die met Liang samenwerkte om aan te tonen dat de afwijkingen in het zwaartekrachtveld van de maan overeenkomen met wat zou worden verwacht voor de zones van de maan. dicht titaniumrijk materiaal voorspeld door computersimulatiemodellen van de instorting van de maan.

Scheve maan

Hoewel de detectie van afwijkingen in de zwaartekracht van de maan bewijs levert voor het zinken van een dichte laag in het binnenste van de maan en een preciezere schatting mogelijk maakt van hoe en wanneer deze gebeurtenis plaatsvond, voegt wat we op het oppervlak van de maan zien zelfs nog meer intriges toe aan de geschiedenis van de maan. verhaal, aldus het onderzoeksteam.

‘De maan is in elk opzicht fundamenteel scheef’, zei Andrews-Hanna, en legde uit dat de dichtstbijzijnde kant die naar de aarde is gericht, en met name het donkere gebied dat bekend staat als de Oceanus Procellarum-regio, lager ligt, een dunnere korst heeft en grotendeels bedekt is met lava stroomt en bevat hoge concentraties van typisch zeldzame elementen zoals titanium en thorium.

De andere kant verschilt in elk van deze opzichten. Op de een of andere manier wordt aangenomen dat het omvallen van de maanmantel verband houdt met de unieke structuur en geschiedenis van de nabije Procellarum-regio. Maar de details van die ommekeer zijn onderwerp van veel discussie onder wetenschappers.

"Ons werk verbindt de punten tussen het geofysische bewijs voor de interne structuur van de maan en computermodellen van zijn evolutie," voegde Liang eraan toe.

"Voor het eerst hebben we fysiek bewijs dat ons laat zien wat er in het binnenste van de maan gebeurde tijdens deze kritieke fase in zijn evolutie, en dat is echt opwindend", zei Andrews-Hanna. "Het blijkt dat de vroegste geschiedenis van de maan onder het oppervlak wordt geschreven, en er was alleen de juiste combinatie van modellen en gegevens voor nodig om dat verhaal te onthullen."

"De overblijfselen van de vroege maanevolutie zijn vandaag de dag onder de korst aanwezig, wat fascinerend is", zei Broquet. "Toekomstige missies, zoals met een seismisch netwerk, zouden een beter onderzoek van de geometrie van deze structuren mogelijk maken."

Liang voegde eraan toe:"Wanneer de Artemis-astronauten uiteindelijk op de maan landen om een ​​nieuw tijdperk van menselijke verkenning te beginnen, zullen we een heel ander begrip van onze buurman hebben dan toen de Apollo-astronauten er voor het eerst voet op zetten."

Meer informatie: Adrien Broquet, Overblijfselen van een maanilmenietlaag na het omvallen van de mantel onthuld door zwaartekrachtgegevens, Nature Geoscience (2024). DOI:10.1038/s41561-024-01408-2. www.nature.com/articles/s41561-024-01408-2

Journaalinformatie: Natuur Geowetenschappen

Aangeboden door Universiteit van Arizona