Форма луны отклоняется от простой сферы так, как ученые изо всех сил пытались объяснить. Когда Луна остыла и затвердела более четырех миллиардов лет назад, скульптурные эффекты приливных и вращательных сил застыли на месте.
Астрономы считают, что Луна образовалась, когда планета-изгой, большая, чем Марс, поразила Землю огромным скользящим ударом. Облако поднялось на 13 700 миль (22 000 км) над Землей, где оно конденсировалось в неисчислимые твердые частицы, которые вращались вокруг Земли. Со временем эти лунки соединились в луну.
Таким образом, луна была вылеплена гравитацией Земли с самого начала. Хотя ученые давно утверждают, что приливные силы помогли сформировать расплавленную луну, новое исследование дает гораздо более подробное понимание дополнительных действующих сил.
Ян Гаррик-Бетелл из UCSC и его коллеги изучили топографические данные, собранные орбитальным аппаратом Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) НАСА, и информацию о гравитационном поле Луны, собранную космическим кораблем GRAIL (Лаборатория восстановления силы тяжести и внутренних дел) агентства.
Вскоре после образования Луны кора была отделена от мантии снизу промежуточным океаном магмы. Это вызвало огромные приливные силы. На полюсах, где изгиб и нагрев были наибольшими, кора становилась тоньше, а на экваторах образовывалась самая толстая кора. Гаррик-Вефиль сравнил это с формой лимона с длинной осью лимона, указывающей на Землю.
Но этот процесс не объясняет, почему выпуклость теперь находится только на дальней стороне Луны. Вы ожидаете увидеть его с обеих сторон, потому что приливы имеют симметричный эффект.
«В 2010 году мы нашли одну область, которая соответствует эффекту приливного нагрева, но это исследование оставило открытой остальную часть луны и не включало приливно-вращательную деформацию. В этой статье мы попытались объединить все эти соображения », - сказал Гаррик-Бетелл в пресс-релизе.
Любые вращательные силы заставили бы вращающуюся луну слегка сгладиться на полюсах и выпучиться около экватора. Это оказало бы такое же влияние на форму луны, как и приливно-отливное нагревание - и то, и другое оставило четкие подписи в гравитационном поле луны. Поскольку кора легче, чем нижняя мантия, гравитационные сигналы показывают изменения во внутренней структуре Луны, многие из которых могут быть следствием предыдущих сил.
Интересно, что Гаррик-Бетелл и его коллеги обнаружили, что общее гравитационное поле Луны больше не соответствует топографии. Длинная ось Луны не указывает прямо на Землю, как это было, вероятно, при первом образовании Луны; вместо этого он смещен примерно на 30 градусов.
«Луна, которая стояла перед нами давным-давно, сместилась, поэтому мы больше не смотрим на исконное лицо луны», - сказал Гаррик-Бетелл. «Изменения в распределении массы изменили ориентацию Луны. Кратеры удалили некоторую массу, а также произошли внутренние изменения, вероятно, связанные с тем, когда Луна стала вулканически активной ».
Детали и сроки этих процессов все еще неясны, но новый анализ должен помочь пролить свет на приливные и вращательные силы, распространенные во всей Солнечной системе и Галактике. В конце концов, эти простые силы помогли сформировать нашего ближайшего соседа и самую отдаленную экзопланету.
Результаты были опубликованы сегодня в Nature.
