Einer der größten Krater im Sonnensystem befindet sich auf unserem Mond. Es heißt Südpol-Aitken (SPA) Becken und es ist 2.500 km (1.600 Meilen) im Durchmesser und 13 km (8,1 Meilen) tief. Eine neue Studie besagt, dass das Becken einen riesigen Metallbrocken enthalten könnte, der größer ist als Hawaiis Big Island.Die Studie mit dem Titel „Deep Structure of the Lunar South Pole-Aitken Basin“ wurde in den Geophysical Research Letters veröffentlicht. Der Hauptautor ist Peter B. James, Assistenzprofessor für planetarische Geophysik am Baylor’s College of Arts & Wissenschaften. Es basiert auf Daten der NASA-Mission Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL).

Das SPA-Becken ist der größte allgemein anerkannte Einschlagkrater im Sonnensystem. Es kann nicht von der Erde aus gesehen werden, weil es auf der anderen Seite des Mondes ist. Es ist oval geformt, und wenn es auf der Erde wäre, würde es sich von Waco, Texas, nach Washington, DC erstrecken. Mit einer Tiefe von 13 km (8,1 Meilen) ist der Krater etwa sechsmal tiefer als breit. Sein Status als eine der ältesten, gut erhaltenen Strukturen auf dem Mond macht das Kurbecken zu einem Thema von großem wissenschaftlichen Interesse.

Unter diesem gigantischen Krater ist ein riesiger Brocken Metall begraben.

Eine Falschfarbengrafik der anderen Seite des Mondes, die den Einschlagkrater zeigt. Bildnachweis: NASA / Goddard Space Flight Center / Universität von Arizona

„Stellen Sie sich vor, Sie nehmen einen Haufen Metall, der fünfmal größer ist als die Big Island von Hawaii und begraben ihn unter der Erde. Das ist ungefähr so viel unerwartete Masse, die wir entdeckt haben „, sagte Hauptautor Peter B. James. Die Masse befindet sich wahrscheinlich Hunderte von Meilen unter der Mondoberfläche, aber wie das Papier sagt, „könnte es eine große Dichteanomalie sein, die über einen bescheidenen Bereich von Tiefen verteilt ist, oder es könnte eine subtile Dichteanomalie sein, die über die gesamte Tiefe des Mantels verteilt ist.“

Dieses Bild zeigt Mantelmassenüberschuss pro Flächeneinheit. Ein großer Massenüberschuss im südlichen Inneren des Südpol-Aitken-Beckens fällt mit der zentralen Vertiefung zusammen, die hier mit einem gestrichelten grauen Kreis umrissen ist. Schwarze Linien markieren die am besten geeigneten Ellipsen für den Südpol – den inneren Ring, den äußeren Ring und den äußeren Steilhang des Aitken-Beckens. Bildnachweis: James et. Al., 2019.

Die GRAIL-Mission der NASA wurde 2011 gestartet und verbrachte etwa ein Jahr damit, die Schwerkraft des Mondes zu kartieren, bevor sie in einem letzten Manöver auf den Mond stürzte. GRAIL verwendete zwei Raumschiffe in derselben Mondumlaufbahn. Sie wurden GRAL-A und GRAL-B oder Ebbe und Flut genannt.

Als EBBE und FLUT über Gebiete mit unterschiedlichen Massen flogen, bewegten sie sich ein wenig aufeinander zu oder voneinander weg. Präzisionsinstrumente auf der Raumsonde GRAIL messen diese Veränderungen und die Daten wurden verwendet, um ein hochauflösendes Bild des Gravitationsfeldes des Mondes zu erzeugen.

Die von GRAIL erstellte Gravitationskarte des Mondes. Rot steht für Massenexzesse und Blau für Massenmängel. Bildnachweis: Von NASA / JPL-Caltech / MIT / GSFC - Grails Gravitationskarte des Mondes, gemeinfrei,'s Gravity Map of the Moon, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=23051106
Die von GRAIL erstellte Gravitationskarte des Mondes. Rot steht für Massenexzesse und Blau für Massenmängel. Bildnachweis: Von NASA / JPL-Caltech/ MIT/ GSFC – GRAILS Gravitationskarte des Mondes, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=23051106

Eines der wissenschaftlichen Ziele von GRAIL war es, die unterirdische Struktur von Einschlagbecken und den Ursprung von Mondmaskonen (Massenkonzentrationen.) Diese Studie stammt aus diesen Bemühungen und kombiniert GRAIL-Daten mit Daten des Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO.“Als wir diese Gralsdaten mit Mondtopographiedaten vom Lunar Reconnaissance Orbiter kombinierten, entdeckten wir die unerwartet große Menge an Masse Hunderte von Meilen unter dem Südpol-Aitken-Becken“, sagte James. Was auch immer diese dichte Materie ist, sie zieht den Boden des Kraters um mehr als eine halbe Meile nach unten, so James. Computersimulationen deuten darauf hin, dass die Masse ein enormes Stück Nickel und Eisen sein könnte und dass es der Kern eines Asteroiden war, der den Mond traf und sich im oberen Mantel festsetzte. „Eine der Erklärungen für diese zusätzliche Masse ist, dass das Metall des Asteroiden, der diesen Krater gebildet hat, immer noch im Mondmantel eingebettet ist“, sagte James in einer Pressemitteilung. Laut der neuen Arbeit „entspricht die im Mantel beobachtete überschüssige Masse ungefähr … einem Eisen-Nickel-Kern mit einem Durchmesser von 95 km im Mondmantel.“

Ein Schema der Struktur des Mondes. Bildnachweis: Von Bryan Derksen in der englischen Wikipedia - Übertragen von de.wikipedia zu Commons von Liftarn mit CommonsHelper., Public Domain,
Eine schematische Darstellung der Struktur des Mondes. Bildnachweis: Von Bryan Derksen in der englischen Wikipedia – Übertragen von de.wikipedia zu Commons von Liftarn mit CommonsHelper., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4489173

Sie haben die Mathematik gemacht und die Mathematik sagte …

„Wir haben die Mathematik gemacht und gezeigt, dass ein ausreichend verteilter Kern des Asteroiden, der den Einschlag gemacht hat, bis zum heutigen Tag im Mondmantel schweben bleiben könnte, anstatt in den Kern des Mondes zu sinken“, sagte James.

Aber das ist nicht die einzige Möglichkeit. Nur das Offensichtliche.

Die Masse des Materials könnte ein Relikt der Mondbildung sein. Es ist möglich, dass es sich um eine Konzentration dichter Oxide aus der letzten Phase der Erstarrung des Mondmagmaozeans handelt. Der Mond entstand vor etwa 4,51 Milliarden Jahren, wahrscheinlich als Folge der Kollision der Erde mit einem alten Protoplaneten namens Theia. Kurz nach seiner Entstehung, vor 4, 5 Milliarden Jahren, kühlten und verfestigten sich seine Magmaozeane. Als sie abkühlten und erstarrten, wäre eines der letzten Oxide FeTiO3 gewesen, auch bekannt als Ilmenit. Es ist sehr dicht und könnte die Anomalie erklären.

Es ist schwierig, die genaue Beschaffenheit des Materials unter dem SPA-Becken zu bestimmen. Es scheint äußerst unwahrscheinlich, dass sich eine riesige Konzentration von Eisen und Nickel, wenn es das ist, direkt unter einem der größten Einschlagskrater des Sonnensystems befindet, ohne dass die beiden miteinander verbunden sind.

Wenn es das Ergebnis eines Asteroideneinschlags war, wann ist es passiert? James sagte gegenüber Universe Today: „Wir wissen es nicht, aber wenn der Mond zum Zeitpunkt des Aufpralls zu heiß wäre, hätte das dichte Metall aus dem Impaktorkern wahrscheinlich bis zum Kern des Mondes sinken sollen.“

Der erhaltene Kraterrand um SPA liefert wichtige Beweise für die Bestimmung des Einschlagszeitpunkts. James sagte gegenüber Universe Today: „Wir würden auch keinen erhaltenen Rand sehen, wenn er sich in einem Magmaozean bilden würde. Daher hatte der Mond wahrscheinlich eine Chance, sich etwas abzukühlen, bevor dieser Einschlag geschah.“

Ein weiteres Bild des Südpol-Aitken-Beckens von Japans Kaguya-Sonde. Von Ittiz - Eigene Arbeit, CC BY-SA 3.0,'s Kaguya probe. By Ittiz - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8637035
Ein weiteres Bild des Südpol-Aitken-Beckens von der japanischen Kaguya-Sonde. Von Ittiz – Eigene Arbeit, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8637035

Es ist anders als andere Krater

Das SPA-Becken unterscheidet sich von anderen Einschlagskratern auf dem Mond. Andere Krater haben ein Bullaugenmuster von Schwerkraftanomalien, SPA jedoch nicht. James sagte Universe today, dass SPA „eine breite Region schwacher Schwerkraft hat, die mit einer topografischen Depression korreliert, die durch die dichte Mantelanomalie erzeugt wird, die die Oberfläche des Mondes belastet.“

Ein Vergleich von SPA (rechts) und dem Orientale-Becken des Mondes (links.) Beachten Sie das Bullseye-Muster im Orientale Impact Basin und das Fehlen eines Bullseye-Musters im SPA Basin. Bildnachweis: NASA / GRAIL's Orientale Basin (left.) Note the bullseye pattern in the Orientale impact basin,a nd the absence of a bullseye pattern in the SPA basin. Image Credit: NASA/GRAIL
Ein Vergleich von SPA (rechts) und dem Orientale-Becken des Mondes (links.) Beachten Sie das Bullseye-Muster im Orientale Impact Basin und das Fehlen eines Bullseye-Musters im SPA Basin. Bildnachweis: NASA / GRAIL

Laut James ist das Becken „eines der besten natürlichen Labors für die Untersuchung katastrophaler Einschlagsereignisse, ein uralter Prozess, der alle felsigen Planeten und Monde geformt hat, die wir heute sehen.“

Um die Geheimnisse des SPA-Beckens zu entschlüsseln, ist mehr Arbeit erforderlich. Der Ausschluss eines Asteroideneinschlags oder von Oxiden aus der Magmaverfestigung als Ursache der Anomalie erfordert verbesserte Simulationen. James sagte gegenüber Universe Today: „Der beste Weg, das eine oder andere Szenario auszuschließen, wäre, neuere und bessere Simulationen durchzuführen.”

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