Pe, 09/11/2015 - 07:33 Markus Hotakainen
Kuun kääntöpuolen kraattereita

Ei niinkään sisukseltaan, vaan kuoreltaan. Uuden tutkimuksen mukaan Kuun kuori on totaalisen säröillä.

Noin neljä miljardia vuotta sitten Kuuhun kohdistui ankara pommitus. Erikokoisia asteroideja iskeytyi sen pintaan joukoittain ja pinta kirjoutui kraattereihin. Kuoreen syntyi halkeamia, jotka tekivät siitä lujan kiven sijasta huokoista höttöä.

Iskuja tuli niin tiuhaan ja ne olivat niin voimakkaita, että Kuun kuorikerros mureni käytännössä kokonaan. Kuori hajosi muinoin niin pahasti, että myöhemmät avaruuden kivien iskut eivät enää kyenneet murentamaan sitä enempää vaan päinvastoin tiivistivät aiempien törmäysten jäljiltä jauhautunutta kerrosta.  

Kuun kuoren uloimman osan muodostavaa kivimurskaa sanotaan megaregoliitiksi. Sitä hallitsevat melko pienet, korkeintaan 30 kilometrin läpimittaiset kraatterit. Esimerkiksi Etelä-Pohjanmaalle yli 70 miljoonaa vuotta sitten asteroidin iskusta syntynyt Lappajärvi on alkujaan ollut läpimitaltaan samaa luokkaa. 

Megaregoliitin alla on tiiviimpää kallioperää, jota ovat aikoinaan muokanneet voimakkaammat iskut. Tutkijoiden mukaan Kuun kuorikerroksen huokoisuus ja siinä tapahtuneet muutokset kertovat muinaisen Aurinkokunnan tapahtumista, joilla on ollut merkitystä myös elämän kannalta – ei kuitenkaan Kuussa.

"Prosessi, joka tekee planeettojen kuorikerroksesta huokoisen, on keskeisen tärkeä yrittäessämme ymmärtää, miten vesi pääsee pinnan alle", tutkimusryhmää johtanut Jason Soderblom sanoo.

"Maan elämä on kenties kehittynyt pinnan alla ja asteroidi-iskut ovat merkittävin mekanismi, joka synnyttää kuoreen koloja ja onkaloita. Se vaikuttaa oleellisesti siihen, mihin tahtiin prosessi etenee. Kuu on ihanteellinen paikka ilmiön tutkimiseen."

Tutkijaryhmä käytti NASAn GRAIL-luotainparin (Gravity Recovery and Interior Laboratory) välittämiä tietoja. Kaksikko tarkkaili keskinäistä etäisyyttään, joka kertoi niihin vaikuttavan gravitaation suuruudesta.

Mittausten perusteella kartoitettiin yli 1 200 Kuun kääntöpuolella sijaitsevan kraatterin kohdalla vallitseva vetovoimakenttä. Aineistosta poistettiin erilaisten pinnanmuotojen kuten vuorten ja laaksojen vaikutus, jolloin jäljelle jäi ainoastaan Kuun varsinaisesta kuorikerroksesta syntyvä gravitaatio.

"Teimme oletuksen, että kuoren aineessa itsessään ei ole eroja, joten kaikki havaitsemamme vaihtelut [gravitaatiokentässä] johtuvat huokoisuudesta ja kiviaineksen seassa olevasta tyhjästä tilasta", Soderblom selvittää.

Kun kunkin kraatterin gravitaatiokenttää verrattiin ympäristössä vallitsevaan, saatiin selville, miten muinainen isku on vaikuttanut huokoisuuteen paikallisesti: onko se kasvanut vai vähentynyt. Alle 30 kilometrin läpimittaisten kraatterien kohdalla iskut ovat sekä kasvattaneet että vähentäneet kuorikerroksen huokoisuutta.

"Pienimpien tarkastelemiemme kraattereiden kohdalla näemme Kuun murentuneen niin läpikotaisin, että kuoren huokoisuus on asettunut tietylle tasolle", Soderblom havainnollistaa. "Iskujen jatkuessa huokoisuus on joissakin kohdissa kasvanut ja joissakin vähentynyt, mutta keskimäärin se pysyi vakiona."

Tutkijoiden mukaan suuremmat kraatterit, jotka ulottuvat paljon syvemmälle, kasvattivat huokoisuutta vain megaregoliitin alapuolella. Siellä huokoisuus ei koskaan saavuttanut samanlaista pysyvää tilaa eikä kuoren halkeilu ole niin kattavaa kuin ylemmässä kerroksessa.

Soderblomin mukaan suurten kraatterien gravitaatiokenttä saattaa kertoa meille kuinka paljon iskuja Kuuhun ja muihin Aurinkokunnan kappaleisiin kohdistui neljä miljardia vuotta sitten ajanjaksona, jota kutsutaan "myöhäiseksi raskaaksi pommitukseksi" (Late Heavy Bombardment).

"Pienempien kraatterien kohdalla tilanne vastaa ämpärin täyttämistä vedellä. Kun ämpäri lopulta täyttyy, mutta siihen kaataa edelleen vettä kupillisen kerrallaan, on mahdoton sanoa, montako kupillista siihen meni täyttymisen jälkeen", Soderblom kuvailee.

"Syvemmällä olevien suurten kraattereiden avulla voimme saada siitä jonkinlaisen käsityksen, koska siellä ’ämpäri’ ei ole vielä täynnä."

Kuun vaihtelevaa huokoisuutta tutkimalla on ehkä mahdollista selvittää, mistä iskuja aiheuttaneet avaruuden kappaleet olivat peräisin.

"Toivomme saavamme selville noin sadan kilometrin läpimittaisten kraatterien lukumäärän, josta voimme päätellä myös pienempien kraatterien runsauden, jos teemme olettamuksia törmänneiden kappaleiden populaatioista. Näiden oletusten pohjalta voimme selvittää, mistä asteroidit tulivat", Soderblom arvioi.

"Se puolestaan auttaa ymmärtämään myöhäisen raskaan pommituksen syitä ja selvittämään, olivatko sen aiheuttaneet kappaleet lähtöisin asteroidivyöhykkeeltä vai kauempaa Aurinkokunnasta."

Tutkimuksesta kerrottiin MIT:n (Massachusetts Institute of Technology) uutissivuilla ja se on julkaistu Geophysical Research Letters -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Jason Soderblom et al.