Ayın güney kutbunun bu çok zamanlı aydınlatma haritası, NASA’nın Lunar Reconnaissance Orbiter tarafından çekilen görüntülerden oluşturuldu. Kredi: NASA/GSFC/Arizona Eyalet Üniversitesi
Bilim adamları, ayın kabuğunun gözenekliliğinin, bombardıman tarihini ortaya çıkardığını buldular. Ayrıca Ay, yüzeyinde görülebilenin iki katı kadar darbe aldı.
İlk güneş sistemi, yaklaşık 4,4 milyar yıl önce, dev asteroitler ve kuyruklu yıldızlar ve ardından daha küçük kayalar ve galaktik enkazların ayı ve diğer bebek karasal cisimleri yumrukladığı bir uzay kaya yakartopu oyununa benziyordu. Bu dönem yaklaşık 3,8 milyar yıl önce sona erdi. Bu çalkantılı zaman, ayın üzerinde yoğun bir şekilde kraterli bir yüz ve çatlak ve gözenekli bir kabuk bıraktı.
Şimdi MİT bilim adamları, yüzeyin derinliklerine uzanan ay kabuğunun gözenekliliğinin, ayın bombardıman tarihi hakkında çok şey ortaya çıkarabileceğini keşfettiler.
7 Temmuz’da dergide yayınlanan bir çalışmada Doğa Jeolojisi, araştırma ekibi simülasyonlar yoluyla, bombardıman döneminin başlarında, ayın oldukça gözenekli olduğunu gösterdi – neredeyse ponza taşının üçte biri kadar gözenekli. Kabuğun çoğunu parçalayan erken, büyük darbeler, bu yüksek gözenekliliğin muhtemel nedeniydi.
Bilim adamları, sürekli bir çarpma barajının yavaş yavaş gözeneklilik oluşturacağını varsaydılar. Ancak şaşırtıcı bir şekilde ekip, ayın neredeyse tamamının gözenekliliğinin bu ilk büyük çarpmalarla hızla oluştuğunu ve daha küçük çarpma cihazlarının devam eden saldırısının aslında yüzeyini sıkıştırdığını buldu. Bunlar daha sonra, daha küçük etkiler, ayın bazı mevcut çatlaklarını ve hatalarını sıkıştırmak ve sıkıştırmak için hareket etti.
Bilim adamları, simülasyonlarından, ayın yüzeyde görülebileceği gibi iki kat daha fazla çarpma yaşadığını da tahmin ettiler. Bu tahmin, geçmişte başkalarının varsaydığından daha düşüktür.
MIT Dünya Departmanında bir araştırma bilimcisi olan çalışmanın ortak yazarı Jason Soderblom, “Önceki tahminler bu sayıyı çok daha yüksek, yüzeyde gördüğümüz etkilerin 10 katı kadar, ve daha az etki olduğunu tahmin ediyoruz” diyor. , Atmosfer ve Gezegen Bilimleri (EAPS). “Bu önemli çünkü bu, asteroitler ve kuyruklu yıldızlar gibi çarpma cihazlarının aya ve karasal cisimlere getirdiği toplam malzemeyi sınırlar ve güneş sistemi boyunca gezegenlerin oluşumu ve evrimi üzerinde kısıtlamalar getirir.”
Çalışmanın baş yazarı, Purdue Üniversitesi ve Auburn Üniversitesi’ndeki ortak çalışanlarla birlikte EAPS doktora sonrası Ya Huei Huang’dır.
gözenekli bir kayıt
Araştırmacıların yeni çalışmasında ekip, ayın değişen gözenekliliğini izlemeye ve yüzeyinde meydana gelen çarpma sayısını tahmin etmek için yüzeyin altındaki bu değişiklikleri kullanmaya çalıştı.
Soderblom, “Ayın o kadar bombalandığını biliyoruz ki, yüzeyde gördüklerimiz artık ayın sahip olduğu her etkinin bir kaydı değil, çünkü bir noktada etkiler önceki etkileri siliyor” diyor. “Bulduğumuz şey, çarpmaların kabukta gözenekliliği yaratma şeklinin yok edilmemesi ve bu bize ayın maruz kaldığı toplam çarpma sayısı üzerinde daha iyi bir kısıtlama sağlayabilir.”
Bilim adamları, ayın gözenekliliğinin evrimini takip etmek için, Ay’ın yaptığı ölçümlere baktılar. NASAYerçekimi Kurtarma ve İç Laboratuvarı veya GRAIL, yüzey yerçekimini hassas bir şekilde haritalamak için ayın etrafında ikiz uzay aracı fırlatan MIT tarafından tasarlanmış bir görev.
Araştırmacılar, görevin yerçekimi haritalarını, ayın altındaki kabuğun yoğunluğunun ayrıntılı haritalarına dönüştürdü. Bu yoğunluk haritalarından bilim adamları, ay kabuğundaki mevcut gözenekliliği de haritalayabildiler. Bu haritalar, en genç kraterleri çevreleyen bölgelerin oldukça gözenekli olduğunu, daha az gözenekli bölgelerin ise daha yaşlı kraterleri çevrelediğini gösteriyor.
krater kronolojisi
Huang, Soderblom ve meslektaşları, yeni çalışmalarında, önce büyük ve ardından daha küçük darbelerle bombardıman edildiğinde ayın gözenekliliğinin nasıl değiştiğini simüle etmeye çalıştılar. Simülasyonlarına, ay yüzeyindeki en büyük 77 kraterin yaşını, boyutunu ve konumunu ve her bir kraterin mevcut günlük gözenekliliğinin GRAIL’den türetilen tahminlerini dahil ettiler. Simülasyon, aydaki en eski etki havzasından en genç etki havzasına kadar bilinen tüm havzaları içerir ve yaşları 4,3 milyar ile 3,8 milyar yıl arasındadır.
Ekip, simülasyonları için, Ay’ın ağır bombardımanının ilk aşamalarında ayın ilk gözenekliliğini temsil etmek için bir başlangıç noktası olarak günümüzün en yüksek gözenekliliğine sahip en genç kraterleri kullandı. Erken aşamalarda oluşan daha eski kraterlerin oldukça gözenekli olarak başlayacağını, ancak zamanla ilk gözenekliliklerini sıkıştıran ve azaltan daha fazla etkiye maruz kalacaklarını düşündüler. Buna karşılık, daha genç kraterler, daha sonra oluşsalar da, daha sonra herhangi bir etki olsa daha az yaşayacaklardı. Altta yatan gözeneklilik, o zaman ayın başlangıç koşullarını daha iyi temsil ederdi.
Huang, “Ay’da sahip olduğumuz, çok fazla etkiye maruz kalmayan en genç havzayı kullanıyoruz ve bunu başlangıç koşulları olarak bir başlangıç yolu olarak kullanıyoruz” diye açıklıyor. “Daha sonra, bu ilk gözeneklilikten en eski havzaların daha yoğun, günümüz gözenekliliğine ulaşmak için gereken etki sayısını ayarlamak için bir denklem kullanıyoruz.”
Ekip, 77 krateri önceden belirlenmiş yaşlarına göre kronolojik sırayla inceledi. Ekip, her krater için, en genç krater tarafından temsil edilen ilk gözenekliliğe kıyasla temeldeki gözenekliliğin değişme miktarını modelledi. Gözeneklilikte daha büyük bir değişikliğin daha fazla sayıda etkiyle ilişkili olduğunu varsaydılar ve bu korelasyonu, her bir kraterin günümüzdeki gözenekliliğini oluşturacak olan etki sayısını tahmin etmek için kullandılar.
Bu simülasyonlar açık bir eğilim gösterdi: 4,3 milyar yıl önce, Ay’ın ağır bombardımanının başlangıcında, kabuk oldukça gözenekliydi – yaklaşık yüzde 20 (karşılaştırıldığında, pomzanın gözenekliliği yaklaşık yüzde 60 ila 80). 3,8 milyar yıl öncesine yakın bir zamanda, kabuk daha az gözenekli hale geldi ve günümüzdeki yaklaşık yüzde 10’luk gözenekliliğinde kaldı.
Gözeneklilikteki bu kayma, muhtemelen, kırık bir kabuğu sıkıştırmak için hareket eden daha küçük çarpmaların sonucudur. Bu gözeneklilik değişiminden yola çıkarak araştırmacılar, ayın bugün yüzeyinde görülebilen küçük çarpma sayısının iki katı kadar yaşadığını tahmin ediyorlar.
Soderblom, “Bu, güneş sistemindeki etki oranlarına bir üst sınır koyuyor” diyor. “Artık, etkilerin karasal cisimlerin gözenekliliğini nasıl yönettiğine dair yeni bir takdirimiz var.”
Kaynak: Ya Huei Huang, Jason M. Soderblom, David A. Minton, Masatoshi Hirabayashi ve H. Jay Melosh, “Kabuk gözenekliliği tarafından kısıtlanan Ay’ın bombardıman tarihi”, 7 Temmuz 2022, Doğa Jeolojisi.
DOI: 10.1038/s41561-022-00969-4
Bu araştırma kısmen NASA tarafından desteklendi.