Månens stadiga upplysning av vår natthimmel har varit en källa till förundran och inspiration i årtusenden. Sedan de första satellitbilderna av månens yta togs på 1960-talet har vår förståelse av jordens följeslagare genom tiderna utvecklats enormt. Månens yta är ett komplext samspel mellan kosmiska interaktioner och planetära system, och den uppvisar en uppsjö av landformer som vittnar om dess historia.
Ett sådant inslag är månens lobformade ärr, långa (<10 km) krökta landformer till följd av tryckförkastningsrörelser, där äldre bergarter trycks upp ovanför yngre enheter vilket leder till förkortning av jordskorpan. Dessa tros vara några av de yngsta landformerna på månen och har bildats under de senaste ~ 700 miljoner åren (den mångeologiska tidsskalans Copernican). I sammanhanget anses detta vara geologiskt ”ungt” eftersom universum beräknas vara 13,7 miljarder år gammalt.
Dessa lobformade månskärvor står i fokus för ny forskning, publicerad i Earth and Planetary Science Letters, som använder kratrar i det omgivande höglandslandskapet som indikatorer på skärpans rörelse och därför är idealiska kandidater för att uppskatta åldrar.
Dr. Jaclyn Clark vid University of Maryland förklarar betydelsen av deras forskning och säger: ”Till skillnad från jorden har månen ingen plattektonik, vilket har fått många forskare att utforska vad som driver tektonismen på månen och andra steniga kroppar i vårt solsystem.
”Förekomsten av dessa små lobformade tryckförkastningar tyder på att månens yta drar ihop sig på grund av långvarig inre kylning av månen (kylning i mycket snabbare takt än jorden).
”En bättre förståelse av när tektonisk aktivitet har inträffat och hur den seismiska energin dämpas genom regoliten (okonsoliderad sten och damm ovanpå berggrunden) bort från förkastningen genom att utforska kraterpopulationen kan bidra till att planera säkrare uppdrag till månen.”
Med hjälp av mätningar av kraterstorlek och frekvensfördelning bestämde Dr. Clark och hans kollegor åldern på 34 lobformade ärr på månens yta. De kombinerade detta med tidigare forskning för att generera ett dataset med 60 lobformade ärr på både månens närsida och baksida. Dessutom gav dessa data information om omfattningen av den seismiska aktiviteten i samband med ärrförflyttning och sannolikheten för återaktivering av förkastningar.
För att göra detta förde forskarna in högupplösta satellitbilder tagna av Lunar Reconnaissance Orbiter Camera i det geologiska kartläggningsprogrammet ArcGIS för att mäta storleken och frekvensen av kratrar inom ett visst område, vilket möjliggjorde beräkning av kumulativ kraterdensitet och en åldersmodell.
Forskargruppen observerade ett mönster i åldersfördelningen mellan fotväggar (enhet av stenar på undersidan av en förkastning) och hängande väggar (enheten ovanför förkastningen som skjuts uppåt) över kratrar, proximalt och distalt från branten. Närmast var ~38% av fotväggarna yngre än intilliggande hängande väggar, 47% var tvärtom och 15% var ungefär lika gamla. För distala scarps hade 33% hängande väggar som var mer än dubbelt så gamla som de proximala hängande väggarna, medan distala fotväggar inte ofta var betydligt äldre än sina proximala motsvarigheter.
Dr. Clark förklarar: ”När vi först började göra mätningar av kraterstorlekens frekvensfördelning vid de proximala platserna för hängväggen och fotväggen, såg vi först att området vid hängväggen hade en yngre ålder än fotväggen, vilket fick oss att tro att det kan finnas mer seismiska skakningar i hängväggen.
”Efter att ha utvidgat denna metod till att omfatta 34 branter ser vi att detta inte är fallet för alla. På många hällar finns liknande åldrar (dvs. åldrar som överlappar varandra inom felmarginalen) för häng- och fotväggarna. De flesta åldersskillnaderna finns mellan de proximala och distala platserna, vilket troligen beror på att den seismiska energin dämpas bort från förkastningen.”
Följaktligen är detta bevis för minskad skakning från lobatskalrörelse med avstånd, vilket vanligtvis påverkar den övre 1 km av jordskorpan. Detta innebär att den seismiska aktiviteten är begränsad till mindre djup, vilket ökar skakningsintensiteten vid ytan jämfört med om den är djupare i jordskorpan; det kommer sannolikt också att ha större inverkan eftersom månens svagare gravitation gör den mer mottaglig för högre skakningsintensitet med små magnitud månskalv.
Dessutom fann forskargruppen en slumpmässig fördelning av lobatskorpans åldrar rumsligt, utan att något särskilt område av planetkroppen uppvisade ett kluster av liknande åldrar, liksom inget tydligt samband mellan ålder och skorpans längd. De fann dock en viss korrelation mellan skalpans form och ålder, där linjära skalp bildats under 250 miljoner år och bågformade och oregelbundna skalp under de senaste 50-150 miljoner åren.
Därför tyder detta på att bildandet av branter beror på en kombination av nedkylning av månens inre under miljontals år, vilket resulterar i global sammandragning (genererar bågformade och oregelbundna branter) och dagliga tidvattenspänningar (linjära branter).
De flesta av de tryckförskjutningar som är förknippade med bildandet av lobformade ärr daterades till de senaste 400 miljoner åren, den senaste för 24 miljoner år sedan. Intressant nog noterade forskarna också en minskande trend i storleken på de kratrar som påverkats av förkastningsrörelser under de senaste 250 miljoner åren, vilket tyder på att det också har skett en minskning av månbävningsaktiviteten under denna tid. Dr. Clark konstaterar att ”det kan betyda att nedkylningen av det inre av månen avtar”, men att det krävs mer forskning för att avgöra om denna trend kommer att fortsätta.
Sammantaget uppmuntrar förskjutningen av jordskorpan bildandet av nya kratrar, vilket ger månens landskap en ny yta och yngre åldrar för dess landformer. Effekterna av denna återställning av kraterkronologierna på vår förståelse av månens processer är något som forskarna är angelägna om att utforska ytterligare, som Dr. Clark förklarar: ”Utan någon atmosfär på månen har processer som tektonism och vulkanism till stor del förändrat månens yta.
”Med det begränsade antalet prover från månen är mätningar av kraterstorlek och frekvensfördelning för närvarande vårt bästa alternativ för att fastställa ytans ålder. Förutom att få en ålder på ytan kan utforskningen av kraterstorleksintervallet ge insikter i hur kratrar bryts ned i vissa material eller processer. Det här arbetet har bara skrapat på ytan och vi ser fram emot att utöka den här forskningen i framtiden.”
Ytterligare information: Jaclyn D Clark et al, How old are lunar lobate scarps? 2. Distribution in space and time, Earth and Planetary Science Letters (2024). DOI: 10.1016/j.epsl.2024.118636
Lämna ett svar