Uuden tutkimuksen mukaan Maan voimakas painovoima veti Kuun omituiseen muotoonsa kauan sitten, pian molempien kappaleiden muodostumisen jälkeen.

Aurinkokunnan alkuaikoina syntyneet vuorovesivoimat selittävät suurimman osan Kuun laajamittaisesta pinnanmuodostuksesta, mukaan luettuna sen lievän sitruunanmuotoisen muodon, raportoi tutkimus, joka julkaistiin tänään (30.7.) Nature-lehdessä.

Uudet havainnot voivat auttaa tutkijoita ratkomaan pitkäaikaisia kuun mysteerejä, kuten sitä, miksi kuun lähipuolta hallitsevat tummat vulkaaniset kerrostumat, kun taas kaukopuolta eivät, tutkijat sanovat.

”Mistä tämä epäsymmetria johtuu?”, sanoi tutkimuksen pääkirjoittaja Ian Garrick-Bethell Kalifornian yliopistosta Santa Cruzista. ”Tämän kuun muotoa koskevan ongelman hakkaaminen voi antaa meille tietoa tällaisista geologian perusongelmista”, hän sanoi Space.comille.

Nuori, sula kuu

Tutkijat uskovat, että kuu muodostui avaruuteen räjähtäneistä jäänteistä, kun salaperäinen planeetan kokoinen kappale iskeytyi nuoreen Maahan noin 4,5 miljardia vuotta sitten. Kuu syntyi kuumana, ja se syntyi melko lähelle kotiplaneettaamme. (Kuu on siitä lähtien ollut hitaasti kierteessä poispäin.)

Tutkijoiden mukaan vastasyntynyt kuu oli näin ollen valmis Maan painovoiman muokkaamaksi, ja juuri näin tapahtui.

Tutkijat ovatkin jo yli vuosisadan ajan esittäneet, että vuorovesivoimat auttoivat muokkaamaan sulan kuun, aiheuttaen pullistumia, jotka jähmettyivät paikoilleen, kun Maan luonnollinen satelliitti jäähtyi ja kiinteytyi. Uusi tutkimus antaa kuitenkin paljon yksityiskohtaisemman käsityksen siitä, miten tämä todennäköisesti tapahtui.

Garrick-Bethell ja hänen tutkimusryhmänsä tutkivat NASAn Lunar Reconnaissance Orbiterin keräämiä topografisia tietoja sekä tietoja kuun painovoimakentästä, jotka on kerätty NASAn GRAIL-avaruusaluksella (Gravity Recovery and Interior Laboratory). Vaikka tutkijat ottivat kuun kokonaiskuvan, he keskittyivät alueisiin kappaleen suurimpien törmäyskraattereiden ulkopuolella, mikä voi vaikeuttaa tällaisia analyysejä.

Tutkijoiden mukaan tiedot viittaavat vahvasti vuorovesivaikutuksiin Kuun keskeisenä muokkaajana. Vuorovesivoimat esimerkiksi vetivät Kuun kuorta, venyttivät sitä ja lämmittivät sitä paikoin. Tämä prosessi ohensi kuorta Kuun navoilla ja paksuuntui Maan suuntaisilla alueilla, mikä auttoi muokkaamaan Kuusta sitruunan, jossa on kaksi pientä pullistumaa (toinen planeettaamme vastapäätä olevalla puolella ja toinen suoraan vastakkaisella puolella).

Tällaista vuoroveden aiheuttamaa lämpenemistä on voinut tapahtua vain silloin, kun kuun kuori kellui sulan kiven meressä, joka oli pitkälti irrotettu muusta kappaleesta, Garrick-Bethell sanoi.

”Tämä tapahtui kauan sitten, kun kuu ei ollut täysin kiinteä”, hän sanoi. ”Tämä tapahtui kuun lämpökehityksen ensimmäisten 100-200 miljoonan vuoden aikana.”

Kuun yleiseen muotoon vaikuttivat myös suoraviivaisemmat vuorovesivoimien aiheuttamat muodonmuutokset, joita Garrick-Bethell vertasi sitruunan puristamiseen kädellä, ja pyörimisvoimat, jotka aiheuttavat Kuun kaltaisten pyörivien kappaleiden litistymisen navoilla ja pullistumisen päiväntasaajan lähellä.

Kuun jäähtyessä kaikkien näiden prosessien aiheuttamat muutokset jähmettyivät paikoilleen.

Huomionarvoista on, että Kuun pitkä akseli ei osoita suoraan kohti Maata, kuten se todennäköisesti teki kauan sitten, vaan se on noin 30 astetta sivussa. Tämä tapahtui luultavasti silloin, kun vulkaaninen toiminta, törmäyskraatterit ja muut tapahtumat tekivät kuun sisätilasta paljon epätasaisemman paikan, tutkijat sanovat.

”Sisäiset tiheyspoikkeavuudet ovat muodostuneet, ja ne ovat tavallaan vinouttaneet kuuta”, Garrick-Bethell sanoo. ”Jossain vaiheessa kuun historiassa on tapahtunut näitä tapahtumia, jotka ovat aiheuttaneet näitä tiheyspoikkeamia ja siirtäneet tiheysakselia poispäin muotoakselista.”

Muiden kuiden ja planeettojen ymmärtäminen

Uusilla tuloksilla voi olla sovelluksia muuallakin kuin kuussa, ja ne voivat auttaa tutkijoita ymmärtämään paremmin mitä tahansa taivaankappaletta, johon vuorovesivoimat vaikuttavat voimakkaasti, Garrick-Bethell sanoi.

”Tämä ajatus sai inspiraationsa Europasta”, hän sanoi viitaten Jupiterin valtavaan kuuhun. Europa on nykyään samankaltainen kuin Maan kuu kauan sitten, hän lisäsi, että sillä on kiinteä kuori (Europan tapauksessa jäätä eikä kiveä), joka istuu valtamerikerroksen päällä (joka koostuu pikemminkin nestemäisestä vedestä kuin magmasta).

Tutkimus voisi jopa antaa tietoa kaukana sijaitsevien vieraiden planeettojen evoluutiosta, Garrick-Bethell sanoi.

”Vuorovesi- ja vuorovesi-ilmiöt ovat niin yleisiä; niitä on kaikkialla galaksissa”, hän sanoi. ”Vuorovesiprosessien ymmärtäminen on siis aina tärkeää.”

Seuraa Mike Wallia Twitterissä @michaeldwall ja Google+:ssa. Seuraa meitä @Spacedotcom, Facebook tai Google+. Julkaistu alunperin Space.com-sivustolla.