Die meisten Wissenschaftler glauben, dass Mond und Erde in den letzten paar Milliarden Jahren mit konstanter Geschwindigkeit von Meteoriten bombardiert wurden. Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass es in den letzten 300 Millionen Jahren zwei- bis dreimal häufiger vorgekommen ist.
EarthSky-Community-Mitglied Prabhakaran A hat dieses Bild im November 2018 aufgenommen. Es zeigt den großen Mondkrater namens Plato. Das Innere des Kraters wurde von alten Lavaströmen geglättet.
Von Sara Mazrouei, Universität von Toronto
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Die meisten Wissenschaftler glauben, dass die Geschwindigkeit, mit der der Mond und die Erde von Meteoriten bombardiert wurden, in den letzten zwei bis drei Milliarden Jahren konstant geblieben ist. Das Verständnis des Zeitalters der Krater auf dem Mond kann uns helfen, das Alter unseres eigenen Planeten besser zu verstehen, da die Erde eine ähnliche Anzahl von Einschlägen erhalten hätte.
Man geht davon aus, dass die Seltenheit junger Krater auf der Erde (die vor 300 bis 600 Millionen Jahren entstanden sind) auf eine konservatorische Tendenz zurückzuführen ist. Krater wurden im Laufe der Jahre durch Erosion und die Bewegung der Erdplatten gelöscht. Seitdem haben meine Kollegen und ich jedoch mithilfe einer neuen Methode zur Datierung von Kratern auf dem Mond festgestellt, dass die Seltenheit von Kratern zwischen 300 und 600 Millionen Jahren auf eine niedrigere Bombardierungsrate zurückzuführen ist. Tatsächlich hat sich die Bombardierungsrate in den letzten 300 Millionen Jahren um den Faktor zwei bis drei erhöht.
Um diese Idee zu testen, haben wir den Kraterbericht der Erde mit dem des Mondes in einem Artikel verglichen, der in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Wissenschaft. Wir schlagen vor, dass die Knappheit von 300-650 Millionen Jahre alten Landkratern einfach auf eine niedrigere Bombardierungsrate in diesem Zeitraum zurückzuführen ist - und nicht auf eine konservatorische Tendenz.
Verwenden von Daten zur Gesteinsfülle aus dem Lunar Reconnaisance Orbiter, um das Alter für Mondkrater zu bestimmen. Bild über Rebecca Gent, University of Toronto und Thomas Gernon, University of Southampton.
Datierungskrater
Die Mondoberfläche dient als Zeitkapsel und hilft uns, die Geschichte der Erde zu entwirren. Es gibt Zehntausende von Kratern auf dem Mond und die einzige Möglichkeit, um festzustellen, ob sich die Bombardierungsrate geändert hat, besteht darin, für jeden einzelnen Krater ein Alter anzugeben.
Traditionell erfolgt die Datierung von Kratern durch Aufzeichnen der Anzahl und Größe der überlagerten Krater auf der Ejekta - dem durch den Aufprall verdrängten Material - jedes Kraters. Diese Verfahren sind jedoch äußerst zeitaufwendig und durch die Bildqualität und -verfügbarkeit eingeschränkt.
In unserer Arbeit verwenden wir eine neue Methode zur Bestimmung des Alters von Mondkratern unter Verwendung von Temperaturdaten des Diviner-Instruments des Lunar Reconnaissance Orbiters. Diese innovative Methode nutzt die Felsigkeit der Auswürfe großer Krater als alternatives Mittel zur Abschätzung des Alters kopernikanischer Krater (jünger als eine Milliarde Jahre).
Diese Methode basiert auf der Annahme, dass große Mondgesteine eine hohe thermische Trägheit aufweisen und die ganze Nacht warm bleiben, während die feinen Sandpartikel, die als Regolith bezeichnet werden, schnell Wärme verlieren.
Südrand des Copernicus-Kraters auf dem Mond. Bild über die NASA / GSFC / Arizona State University.
Eine einfache Analogie für das Konzept der thermischen Trägheit sind Steine und Sand am Strand. Tagsüber sind sowohl große Felsen als auch der Sand warm. Sobald jedoch die Sonne untergeht, wird der Sand kalt. Die großen Steine mit einer höheren thermischen Trägheit bleiben jedoch länger warm.
Stabiles Gelände und Kratererosion
Die Analyse zeigt, dass junge Krater mit zahlreichen metergroßen Fragmenten leicht aus älteren Kratern mit erodierten Fragmenten herausgesucht werden können. Mit der Zeit werden diese großen Gesteine von zukünftigen kleinen Impaktoren zersetzt. Im Laufe von etwa einer Milliarde Jahren bilden alle Gesteine einen Mond-Regolith (eine feine Staubschicht, die die Mondoberfläche bedeckt), der ein umgekehrtes Verhältnis zwischen Gesteinsfülle (der Felsigkeit des Auswurfs eines Kraters) und dem Krateralter herstellt. Mit zunehmendem Alter werden die Krater weniger felsig.
Unter Verwendung der gemessenen Werte für die Gesteinshäufigkeit berechneten wir das Alter für 111 Mondfelskrater mit einem Durchmesser von mehr als 10 km, die sich in den letzten Milliarden Jahren zwischen 80 ° N und 80 ° S gebildet haben. Anhand des Alters dieser jungen Krater haben wir festgestellt, dass die Produktionsrate großer Mondkrater - mehr als 10 km Durchmesser - in den letzten 300 Millionen Jahren um den Faktor zwei bis drei gestiegen ist. So hat die erdnahe Objektbevölkerung in den letzten Milliarden Jahren zugenommen.
Die Größen- und Altersverteilungen von Mond- und Erdkratern, die in den letzten 650 Millionen Jahren größer als 20 km waren, weisen ähnliche Formen auf. Dies impliziert, dass die Löschung großer Krater auf stabilem terrestrischem Terrain begrenzt werden muss. Dies impliziert auch, dass das beobachtete Defizit großer terrestrischer Krater zwischen 290 und 650 Millionen Jahren keine konservatorische Tendenz ist, sondern auf eine deutlich geringere Aufprallrate zurückzuführen ist. Wenn wir eine dominantere Erosion beobachtet hätten, wäre die Altersverteilung der terrestrischen Krater stark in Richtung jüngeres Alter verschoben.
Mithilfe von Daten aus der jüngsten Studie zu Mondkratern erstellten SYSTEM Sounds dieses Video und den dazugehörigen Soundtrack.
Die Aufzeichnungen von Kimberlit-Rohren auf der Erde sprechen auch für eine begrenzte Erosion in Kratergebieten. Kimberlitpfeifen sind karottenförmige Pfeifen, die sich einige Kilometer unter der Oberfläche erstrecken und sich häufig in den gleichen stabilen Regionen befinden, in denen Einschlagskrater erhalten geblieben sind. Diese unterirdischen Rohre wurden häufig für Diamanten abgebaut und versorgen Wissenschaftler mit zahlreichen Informationen über ihren Standort und Erosionszustand.
Aufzeichnungen belegen, dass Kimberlit-Rohre seit ihrer Entstehung vor rund 650 Millionen Jahren kaum mehr erodiert sind. Daher müssen auch die großen jungen Einschlagskrater, die sich auf demselben stabilen Gelände befinden, intakt sein, was uns eine vollständige Aufzeichnung liefert.
Asteroiden-Trennung?
Die Ursache für diesen Anstieg der Bombardierungsrate ist noch nicht bekannt. Eine Hypothese ist jedoch, dass eine Auflösung der Asteroidenfamilie dazu führte, dass eine größere Menge an Trümmern den Asteroidengürtel verließ und in Richtung unserer Region des Sonnensystems wanderte. Der Verlust der meisten Krater, die älter als 650 Millionen Jahre sind, könnte auf die Erosion der Schneeball-Erde zurückzuführen sein, als der größte Teil der Erdoberfläche vor etwa 650 Millionen Jahren gefroren war.
Wir gehen davon aus, dass die seltenen Ereigniskrater der Extinktionsstufe wie Chicxulub, die möglicherweise zum Aussterben der Dinosaurier geführt haben, ein Nebenprodukt der derzeit hohen Bombardierungsrate waren. Diese neuen Erkenntnisse könnten Auswirkungen auf die Evolution des phanerozoischen Lebens - unsere gegenwärtige geologische Ära - und die Lebensgeschichte einschließlich der Aussterbungsereignisse und der Evolution neuer Arten haben.
Das Studium von Kratern auf dem Mond kann Aufschluss über die Erdgeschichte geben. Bild über Parker / Southwest Research Institute.
Fazit: Ein Planetenforscher diskutiert, was man über die Erdgeschichte lernen kann, wenn man die Einschlagkrater des Mondes datiert.
Sara Mazrouei, Sessional Lecturer und Planetary Scientist, Universität von Toronto
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