Vår måne, Månen, och Jupiters måne Io

BloodMoon_L
Månförmörkelsen 28:e september 2015, fotograferad genom en liten glugg i molnen över Fäboda, Jakobstad, 63°40’00.1″N 22°32’50.7″E. Den gång var det också ”Supermåne”.

haunted-castle-1802413_640Månen dyker upp i serenader av olika slag. Hundar ylar mot den. Troubadurer sjunger kärleksvisor om den och i dess sken – och Ted Gärdestad ville ha en egen. I filmens värld får Månen vara med i både romantik och ond kall skräck. Fascinationen för vår närmaste granne i rymden är gammal och den finns nämnd i allsköns skrönor och profetior.

Kastar man till en grupp människor fram en lämpligt ställd fråga kring fullmåne om hur nattsömmnen var den gångna natten kan diskussionen bli rätt intressant. Hur fullmånen påverkar natsömnen är inte lätt att veta.

Hur som helst är Månen den enda himlakropp vi med blotta ögat kan se detaljer på, den enda himlakropp, förutom Jorden, och som människor satt sina fötter på och hämtat prover från. Den finns på en dryg ljus-sekunds avstånd, vilket kan jämföras med de 140 ljus-sekunder som är det närmaste någon planet kan komma Jorden.

Jorden-Maanen
Skalenlig bild som visar Jorden, Månen och avståndet mellan dem.

Hur har då Månen bildats? Här är de fyra vanligaste hypoteserna:

  1. Månen har bildats av samma material och på samma plats i ackretionsdisken som Jorden under den tid när vårt solsystem formades. Det som talar emot den hypotesen är att Månen i så fall borde innehålla lika mycket järn som Jorden.  Det gör den inte.
  2. Fissionshypotesen utgår från att Jorden och Månen tidigt var en och samma himlakropp som på grund av den himlakroppens snabba rotation, minst åtta gånger så snabbt som Jorden roterar nu, helt enkelt slets isär. En sak som talar mot den hypotesen, förutom då den höga rotationshastigheten, är att Månens orbitalplan inte är parallelt med Jordens.
  3. Enligt infångningshypotesen har Månen bildats skillt från Jorden men i något skede kommit tillräckligt nära Jorden i tillräckligt låg hastighet i rätt vinkel för att fångas in av Jordens gravitation och läggas sig till rätta i sin omloppsbana. Svårigheterna med den hypotesen är också att den inte förklarar likheterna i Månens och Jordens geologi.
  4. En hypotes som länge haft medvind är den att Jorden för 4½ miljarder år sedan kolliderat med en annan himlakropp i storleksmässigt nära planeten Mars. Järnkärnan i den himlakroppen smälte in i Jordens kärna medan stora delar av de yttre lagren slungades ut och formade Månen. Den förklarar Månens låga densitet och brist på järn. Det var inte heller ovanligt med kollisioner i det unga solsystemet. Däremot ifrågasätts hypotesen på grund av att mineralerna på Månen och Jorden, på isotopnivå, är så pass lika varandra.

 

Den femte juli 2016 passerade Månen mellan satelliten DSCOVR och Jorden. Den sida av Månen som alltid vänds bort från oss på Jorden är i denna bild fullt upplyst. Bild: NASA/DSCOVR/epic

 

Sex lyckade landningar i Apolloprogrammet gav oss bland annat reflektorer på Månen och 358,7 kg material från Månens yta. Flera satelliter i omloppsbana kring Månen gör sitt för att tillfredsställa datatörsten på Jorden. Ändå finns fortfarande betydelsefulla frågor kvar. Att eventuella kommande permanenta, bemannade, byggnader på Månen omedelbart skulle ge oss de svar vi söker är inte vare sig möjligt eller troligt. Vi vet ju inte heller exakt vad som finns mellan våra fötter och Jordens centrum.

MaanenIo
Månen har en radie på 1 737 km, en massa på 7,34 ·10²² kg och en ytgravitation: 1,622 m/s² Ios medelradie är 1 821,3 km, massan är 8,93 ·10²² kg och ytgravitationen vid ekvatorn är 1,796 m/s². Kan vi se att Io’s densitet är något högre än Månens? Bildoriginal: NASA

Månen och Io liknar varandra och är båda gravitationellt bundna till sina planeter. Ändå gör de olika förhållandena att de uppför sig väldigt olika. Månen tar en månad (drygt 27 dygn) på sig att runda Jorden. På den tiden har Jorden förflyttat sig mer än 60 miljoner kilometer i sin omloppsbana kring Solen. Hur ser, förresten, Månens bana kring Solen ut? ¹

Io, däremot, rundar Jupiter på 42½ h i en bana vars medelradie är 421 700 km, alltså något längre än Månens banmedelradie på 384 400 km.

En annan betydelsefull skillnad är att Månen är en ensam satellit till Jorden. Io är en i mängden av månar kring Jupiter. Animeringen intill visar också att Io rent gravitationsmässigt ”kommer i kläm” mellan Jupiter och Europa vart annat varv och mellan Jupiter och Ganymedes vart fjärde varv. Tidvattenkraften skapar en våg i Io’s yta som kan bli lyftas och sänkas upp till 100 m när Jupiters och grannmånarnas gravitation verkar i linje. Det är ingen liten sandpåse som knådas. Den enorma energin i tidvattenkraften skapar friktion i månens inre, som i sin tur ger upphov till hettan som håller igång den mest vulkaniskt aktiva kroppen i solsystemet.

EruptionIo
Vulkanutbrotten på Io har setts ge upphov till 300 km höga plymer. Fler bilder, och en filmsekvens tagen från New Horizons, finns på NASA’s webbsida. Bild: NASA/JPL/University of Arizona

Efter Apolloturerna stod forskare i kö för att närmare, med alla instrument tillgängliga, undersöka stenarna från Månen. Ett svar man ville ha var huruvida månen var torr som Sahara vid middagstid eller om man kunde finna nåt som tyder på att det skulle kunna finnas vatten inuti Månen eller på dess yta. Sådana tecken gav sig icke till känna, men vatten skulle hittas.

1995 fann ”Clementine” tecken på is vid Månens sydpol. Det var ekot från ett skuggigt, mörkt, område som tydligt bar isens signatur. Detta var en hyfsat omvälvande upptäckt som skulle bekräftas bortom allt rimligt tvivel när LCROSS och medföljande raketsteg plöjde ner i Cabeus-kratern 9e oktober 2009. Den plym av material som då kastades ut från kratern observerades av Lunar Reconnaissance Orbiter, LRO,  och visade sig innehålla 20% flyktiga ämnen såsom metan, väte, amoniak, koldioxid och – 5% vatten-is.

491244main_r_gladstone_01_lg_rev01
Illustration över den plym som kastades upp när LCROSS träffades Månens yta. Ett filmklipp som visar händelsen finns här. Bild: NASA

Vatten och hydroxyler på Månen har betydelse för framtida expeditioner. Det väte och syre de består av kan separeras och där har vi basen för ett kraftfullt bränsle för vidare färder.

Även Indiens första månsond, Chandrayaan-1, kunde 14e november 2008 bekräfta ”månvattnets” existens när plymen från Moon Impact Probe (MIP) analyserades. När det gäller sensoruppsättningen på Chandrayaan-1 fanns förresten en hel del länder representerade. Bland annat Sverige genom Svenska Institutet för Rymdfysik, IRF, med Sub-keV Atom Reflecting Analyser, SARA.

Vår Måne har svalnat och för en mycket stabil tillvaro. Dess vulkaner har för länge sedan slocknat. Io är fortfarande, tack vare tidvattenkraften, vild och het. Dess yta är lika rik på färger som de material som utgör den. När Voyager 1 tog en närmare titt på Io förvånades man av att de kratrar man förväntat sig lyste med sin frånvaro. Både Voyager och Galileo har tagit bilder av Io’s yta. Rymdteleskopet Hubble har också riktats mot Io. Ändå är det inte helt klart vad dess yta består av. Det finns frågor kvar att brottas med.

Det är ingen större idé att söka vatten på Io. Hur kan det då finnas vatten på Månen trots att vi kan anta att Månen också haft ett våldsamt, vulkaniskt förflutet?

Och – Varför ser vi inga kratrar på Io’s yta?

 

¹) En video som kan beskrivas ”Från missförstånd till förstånd” 😉

 

Allmänt om månar i vårt solsystem
Månen – ett möjligheternas klot


JanJan är lärare i matematik, fysik och vetenskapliga tillvalsämnen på Sursik skola i Pedersöre, Finland, samt resursperson på skolresurs.fi. Att ta in världsrymden i klassrummet ger ofta, åtminstone, ett delsvar på frågan ”Varför?”, en fråga som hörs rätt ofta i samband med matematikundervisningen. Att dryfta stora frågor ger nyfikenheten näring, vilket i sin tur är en av nyckelingredienserna till framgång.

2 Comments

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s