Czy księżycowa twarz mogła wyglądać inaczej w przeszłości?
Nowe, sponsorowane przez NASA badania wskazują, że oś obrotu Księżyca przesunęła się o pięć stopni jakieś trzy miliardy lat temu. Dowody tego ruchu widoczne są w rozkładzie starych pokładów lodu na powierzchni Księżyca.
„Dobrze nam znana 'twarz’ na Księżycu nie zawsze zwrócona była w kierunku Ziemi,” mówi Matthew Siegler z Planetary Science Institute w Tucson w Arizonie, główny autor artykułu, który ukazał się w tym tygodniu w czasopiśmie Nature. „Wraz ze zmianą nachylenia osi obrotu zmieniało się położenie 'twarzy’ na Księżycu.” Mówiąc obrazowo – Księżyc nieznacznie zadarł nosa na Ziemię.
Powyższe międzydyscyplinarne badania zostały przeprowadzone w ramach współpracy między wieloma instytucjami w ramach NASA Solar System Exploration Research Virtual Institute (SSERVI) mieszczącego się w NASA Ames Research Center w Dolinie Krzemowej w Kalifornii.
Lód wodny może istnieć na Księżycu tylko na obszarach spowitych na stałe w ciemności. Jeżeli lód na Księżycu zostanie wystawiony na bezpośrednie promieniowanie słoneczne, wyparowuje. Autorzy artykułu w Nature przedstawili dowody, że przesunięcie osi obrotu miliardy lat temu pozwoliło światłu słonecznemu dotrzeć do miejsc wcześniej od niego osłoniętych, w których mógł znajdować się lód.
Naukowcy odkryli, że lód, który przetrwał to przesunięcie niemalże „namalował” ścieżkę, po której przemieściła się oś obrotu Księżyca. Po połączeniu tej ścieżki z modelami przewidującymi gdzie lód mógł pozostać stabilny można było wywnioskować, że oś obrotu przesunęła się o ok. 5 stopni. To pierwszy fizyczny dowód na tak istotne zmiany orientacji Księżyca.
„Nowe odkrycie stanowi przekonujący obraz dynamicznej przeszłości Księżyca,” mówi dr Yvonne Pendleton, dyrektor SSERVI, które wspiera naukowe badania planet i Księżyca zmierzające do załogowej eksploracji Układu Słonecznego.
W ramach swoich badań autorzy przeanalizowali dane z kilku misji NASA takich jak Lunar Prospector, Lunar Reconnaissance Orbiter, Lunar Crater and Observation Sensing Satellite czy Gravity Recovery and Interior Laboratory. Topografia dostarczona przez Lunar Orbiter Laser Altemeter (LOLA) oraz pomiary termiczne z Diviner Lunar Radiometer (oba instrumenty zainstalowane na pokładzie LRO – zostały wykorzystane do pomocy przy interpretacji danych neutronowych z Lunar Prospector, które wspierają hipotezę przesunięcia biegunów Księżyca.
Siegler zauważyła, że rozkład lodu obserwowany na obu biegunach Księżyca wydaje się bardziej ze sobą związany niż to wcześniej przyjmowano. Po dalszych badaniach, Siegler oraz Richard Miller z University of Alabama w Huntsville – odkryli, że zagęszczenia lodu oddalone są od obu biegunów o taką samą odległość, lecz w przeciwnych kierunkach. To wskazuje na to, że oś obrotu w przeszłości była nachylona inaczej niż to obserwujemy dzisiaj. Zmiana nachylenia oznacza, że część lodu już wyparowała w przestrzeń kosmiczną po wystawieniu na bezpośrednie światło słoneczne, lecz na obszarach pozostających w stałym zacienieniu wciąż znajduje się lód i wskazuje na dawne zmiany.
Obiekty planetarne mogą zmieniać nachylenie osi obrotu kiedy dochodzi do bardzo dużych zmian w rozkładzie masy takiego obiektu. Współautor artykułu James Keane z University of Arizona w Tuscon stworzył model tego, w jaki sposób zmiany wnętrza Księżyca mogły wpłynąć na obrót i nachylenie jego osi obrotu. Okazało się, że obszar Oceanu Burz na widocznej stronie Księżyca to jedyny obszar, który pasuje do kierunku i skali zmiany osi wskazywanych przez rozkład lodu w pobliżu biegunów. Co więcej, zagęszczenia materiału radioaktywnego w Oceanie Burz są wystarczająco duże, aby były w stanie podgrzać część płaszcza Księżyca co mogło doprowadzić do zmiany gęstości wystarczającej na zmianę orientacji osi obrotu.
Część tej ogrzanej materii płaszcza stopiła się i wypłynęła na powierzchnię formując tam widoczne ciemne plamy, które wypełniają olbrzymie księżycowe baseny zwane morzami (mare.). To właśnie te ciemne plamy sprawiają, że na powierzchni Księżyca widzimy znajomą 'twarz’.
Siegler, Miller oraz współautor David Lawrence z Johns Hopkins Applied Physics Laboratory w Laurel, w stanie Maryland stanowią część zespołu badawczego Volatiles, Regolith and Thermal Investigations Consortium for Exploration and Science – jednego z dziewięciu zespołów sponsorowanych przez SSERVI.
„Te wyniki otwierają nam drogę do dalszych badań ewolucji wnętrza Księżyca, jak również pochodzenia wody na Księżycu i na wczesnej Ziemi,” mówi Siegler.
Źródło: NASA