Den kraftiga gravitationen från jorden drog månen till sin udda form för länge sedan, strax efter att båda kropparna bildades, visar en ny studie.

Tidalkrafter som utövades under solsystemets tidiga dagar kan förklara det mesta av månens storskaliga topografi, inklusive dess lätta citronform, rapporterar studien som publicerades online idag (30 juli) i tidskriften Nature.

De nya rönen kan hjälpa forskarna att ta itu med månens långvariga mysterier, t.ex. varför månens nära sida domineras av mörka vulkaniska avlagringar, medan den bortre sidan inte gör det, säger forskarna.

”Vad är ursprunget till denna asymmetri?” säger Ian Garrick-Bethell, huvudförfattare till studien, vid University of California, Santa Cruz. ”Om vi försöker lösa problemet med månens form kan det ge oss en inblick i den typen av grundläggande geologiska problem”, säger han till Space.com.

En ung, smält måne

Vetenskapsmännen tror att månen bildades av skräp som sprängdes ut i rymden när en mystisk kropp i planetstorlek slog in i den unga jorden för cirka 4,5 miljarder år sedan. Månen föddes varm, och den uppstod ganska nära vår hemplanet. (Månen har sakta snurrat iväg i en spiral sedan dess.)

Den nyfödda månen var alltså förberedd för att skulpteras av jordens gravitation, och det är precis vad som hände, säger forskarna.

Förvisso har forskarna i över hundra år hävdat att tidvattenkrafter hjälpte till att forma den smälta månen, vilket orsakade utbuktningar som frös fast på plats när jordens naturliga satellit svalnade och stelnade. Men den nya studien ger en mycket mer detaljerad förståelse för hur detta troligen skedde.

Garrick-Bethell och hans team studerade topografiska data som samlats in av NASA:s Lunar Reconnaissance Orbiter och information om månens gravitationsfält som samlats in av byråns dubbla rymdfarkoster GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory). Även om forskarna tog en global bild av månen fokuserade de på områden utanför kroppens största nedslagskratrar, vilket kan komplicera sådana analyser.

Data tyder starkt på att tidvatteneffekter är en viktig formgivare av månen, säger forskarna. Tidvattenkrafterna drog till exempel på månskorpan och sträckte ut den och värmde upp den på vissa ställen. Denna process tunnade ut skorpan vid månens poler och förtjockade den i de områden som låg i linje med jorden, vilket bidrog till att forma månen till en citron med två små utbuktningar (en på den sida som vetter mot vår planet och en på den sida som är rakt motsatt).

En sådan uppvärmning genom tidvatten kan bara ha inträffat när månens skorpa flöt på ett hav av smält sten, i stort sett frikopplad från resten av kroppen, sade Garrick-Bethell.

”Detta hände för länge sedan, när månen inte var helt fast”, sade han. ”Detta var under de första 100 till 200 miljoner åren av månens termiska utveckling.”

Också mer okomplicerade tidvattendeformationer, som Garrick-Bethell liknade vid att pressa en citron med händerna, och rotationskrafter, som gör att snurrande kroppar som månen plattas till vid polerna och böljar ut nära ekvatorn, bidrog till månens övergripande form.

När månen svalnade frystes de förändringar som alla dessa processer åstadkommit på plats.

Interessant nog pekar månens långa axel inte direkt mot jorden som den troligen gjorde för länge sedan, utan den är i stället förskjuten med cirka 30 grader. Detta hände troligen när vulkanisk aktivitet, nedslag och andra händelser gjorde månens inre till en mycket mindre homogen plats, säger forskarna.

”Interna täthetsanomalier har bildats, och de har på sätt och vis snedställt månen”, säger Garrick-Bethell. ”Någon gång i månens historia har det inträffat händelser som orsakat dessa täthetsanomalier och förskjutit täthetsaxeln bort från formaxeln.”

Förståelse av andra månar och planeter

De nya resultaten kan ha tillämpningar bortom månen och kan hjälpa forskarna att bättre förstå alla himlakroppar som påverkas starkt av tidvattenkrafter, sade Garrick-Bethell.

”Den här idén inspirerades av Europa”, sade han och hänvisade till Jupiters enorma måne. Europa liknar i dag Jordens måne för länge sedan, tillade han, eftersom den har ett fast skal (av is i Europas fall snarare än sten) som sitter ovanpå ett havsskikt (som består av flytande vatten snarare än magma).

Studien skulle till och med kunna ge insikter om utvecklingen av avlägset belägna utomjordiska planeter, sade Garrick-Bethell.

”Tidevågorna är så allestädes närvarande; de finns överallt i hela galaxen”, sade han. ”Så det är alltid viktigt att förstå tidvattenprocesser.”

Följ Mike Wall på Twitter @michaeldwall och Google+. Följ oss på @Spacedotcom, Facebook eller Google+. Ursprungligen publicerad på Space.com.

.