Potężna grawitacja Ziemi przyciągnęła Księżyc do jego dziwnego kształtu dawno temu, krótko po tym, jak oba ciała się uformowały, nowe badanie sugeruje.

Siły pływowe wywierane podczas wczesnych dni Układu Słonecznego mogą wyjaśnić większość wielkoskalowej topografii Księżyca, w tym jego lekki cytrynowy kształt, donosi badanie, które zostało opublikowane online dzisiaj (30 lipca) w czasopiśmie Nature.

Nowe ustalenia mogą pomóc naukowcom w rozwiązaniu długoletnich zagadek księżycowych, takich jak to, dlaczego bliska strona księżyca jest zdominowana przez ciemne depozyty wulkaniczne, podczas gdy daleka strona nie jest, powiedzieli naukowcy.

„Jakie jest pochodzenie tej asymetrii?” powiedział główny autor badania Ian Garrick-Bethell, z University of California, Santa Cruz. „Chipping away at this problem of the shape of the moon can give us insight into those types of fundamental geology problems,” he told Space.com.

A young, molten moon

Scientists think the moon formed from debris blasted into space when a mysterious planet-size body slammed into the young Earth about 4.5 billion years ago. The księżyc być urodzony gorący, i ono przychodzić w istnienie całkiem blisko nasz domowy planeta. (Od tego czasu księżyc powoli się oddala.)

Nowonarodzony księżyc był więc przygotowany do bycia wyrzeźbionym przez grawitację Ziemi, i to jest dokładnie to, co się stało, twierdzą naukowcy.

Naukowcy twierdzą od ponad wieku, że siły pływowe pomogły ukształtować stopiony księżyc, powodując wybrzuszenia, które zamarzły w miejscu, gdy naturalny satelita Ziemi ochłodził się i zestalił. Ale nowe badanie zapewnia znacznie bardziej szczegółowe zrozumienie, jak to prawdopodobnie się stało.

Garrick-Bethell i jego zespół studiował dane topograficzne zebrane przez NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter i informacje o polu grawitacyjnym Księżyca zebrane przez agencję bliźniaczy GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) statek kosmiczny. Chociaż badacze wzięli globalny widok Księżyca, skupili się na obszarach poza największymi kraterami uderzeniowymi ciała, co może skomplikować takie analizy.

Dane silnie implikują efekty pływowe jako kluczowy kształt Księżyca, powiedzieli badacze. Na przykład, siły pływowe ciągnęły na skorupie księżycowej, rozciągając ją i podgrzewając w miejscach. Proces ten rozrzedził skorupę na księżycowych biegunach i zagęścił ją w regionach, które ustawiły się w linii z Ziemią, pomagając wyrzeźbić Księżyc w cytrynę z dwoma małymi wybrzuszeniami (jedno po stronie zwróconej ku naszej planecie, a drugie po stronie przeciwnej).

Takie ogrzewanie pływowe mogło wystąpić tylko wtedy, gdy skorupa księżyca unosiła się na morzu stopionej skały, w dużej mierze oddzielona od reszty ciała, Garrick-Bethell said.

„Stało się to dawno temu, kiedy księżyc nie był całkowicie stały”, powiedział. „Było to w ciągu pierwszych 100 do 200 milionów lat księżycowej ewolucji termicznej.”

Do ogólnego kształtu Księżyca przyczyniły się również prostsze deformacje pływowe, które Garrick-Bethell porównał do ściskania cytryny rękami, oraz siły rotacyjne, które powodują, że ciała wirujące, takie jak Księżyc, spłaszczają się na biegunach i wybrzuszają w pobliżu równika.

Gdy Księżyc ochłodził się, zmiany wywołane przez wszystkie te procesy zostały zamrożone w miejscu.

Co ciekawe, długa oś Księżyca nie wskazuje bezpośrednio w kierunku Ziemi, jak to prawdopodobnie miało miejsce dawno temu; zamiast tego, jest przesunięta o około 30 stopni. Prawdopodobnie stało się to, gdy aktywność wulkaniczna, kratery uderzeniowe i inne wydarzenia sprawiły, że wnętrze księżyca stało się znacznie mniej jednorodnym miejscem, powiedzieli naukowcy.

„Wewnętrzne anomalie gęstości utworzyły się, a one w pewnym sensie przechyliły księżyc” – powiedział Garrick-Bethell. „W pewnym momencie w historii księżyca masz te wydarzenia, które miały miejsce, które spowodowały te anomalie gęstości i przesunęły oś gęstości z dala od osi kształtu.”

Zrozumienie innych księżyców i planet

Nowe wyniki mogą mieć zastosowania poza Księżycem, potencjalnie pomagając naukowcom lepiej zrozumieć każde ciało niebieskie silnie dotknięte siłami pływowymi, Garrick-Bethell said.

„Ten pomysł został zainspirowany przez Europę”, powiedział, odnosząc się do ogromnego księżyca Jowisza. Europa jest podobna dziś do ziemskiego księżyca dawno temu, dodał, w tym, że posiada stałą skorupę (lodu w przypadku Europy, a nie skały) siedzącą na szczycie warstwy oceanu (która składa się z ciekłej wody, a nie magmy).

Badanie może nawet przynieść wgląd w ewolucję odległych obcych planet, Garrick-Bethell powiedział.

„Pływy są tak wszechobecne; są wszędzie w całej galaktyce”, powiedział. „Więc zrozumienie procesów pływowych jest zawsze ważne.”

Śledź Mike Wall na Twitterze @michaeldwall i Google+. Śledź nas @Spacedotcom, Facebook lub Google+. Oryginalnie opublikowane na Space.com.

.