For over 400 år siden rettet Galileo Galilei teleskopet sitt opp mot vår nærmeste nabo – månen. Han oppdaget at landskapet der oppe var preget av knauser og groper. Galileo valgte å kalle disse for kratere.
Kratere dannes når himmellegemer som kometer og asteroider dundrer inn i planeter eller månene deres. Enorme krefter er i sving og utryddelsen av dinosaurene viser at effektene av nedslagene til og med kan endre jordas historie. Men mer ukjent er det at disse sporene fra fortiden, kraterne, faktisk også har en historie å fortelle om de himmellegemene de treffer.
Ny kunnskap om utviklingen av kratere
Mange av oss har nok en forestilling om at det er hastigheten og størrelsen til kometen eller asteroiden som bestemmer hvor stort et krater blir. Dette er viktige faktorer, men langt fra det eneste, viser det seg nå.
– De fleste studier har mer eller mindre sett bort fra at kraterets størrelse og utseende, med andre ord dets morfologi, påvirkes av egenskapene til materialet de treffer, forteller Nils Charles Prieur, som nylig avla sin doktorgrad ved Senter for Jordens utvikling og dynamikk (CEED) ved UiO.
– Vi fant at egenskaper som spesielt friksjon, samt hvor tett partiklene sitter bundet og hvor porøst overflatematerialet er, har en overraskende stor innvirkning på størrelsen til et krater, fortsetter Prieur.
Månens mange kratere er synlige fra Jorden på klare netter. (Foto: NASA / JPL)
Universets fossiler
Hvis du ser opp mot månen en stjerneklar natt, kan du skimte konturene av tusenvis av kratere. Det var i den retningen Nils Prieur tok en titt.
– Månen var et helt et naturlig sted å starte. Vi har et omfattende register av kratere her, tusenvis av bilder, og takket være Apollo- og Luna-programmene har vi prøver og målinger fra det øverste laget av overflaten.
Og dette er gull verdt. Takket være radioaktive isotoper, det vil si ulike typer av ustabile grunnstoffer som brytes ned over et bestemt tidsrom, har forskere klart å estimere alderen til månens overflate der hvor prøvene ble tatt. Disse målingene kan sees i sammenheng med tettheten av kratere av en viss størrelse innen det gitte området; jo eldre overflaten er, jo flere kratere av stor størrelse og omvendt. Dermed kan man bruke antall kratere over et visst område til å anslå alderen til en overflate.
– Ved å bruke denne metoden har forskere funnet ut at det var en periode for 4,1 til 3,8 milliarder år siden hvor månen, og dermed også Jorda, ble truffet av usedvanlig mange asteroider og kometer. Forholdene på Jorda kan ikke ha vært spesielt gjestmilde, sier Prieur.
Kratere kan med andre ord fungere nærmest som små kikkhull inn i himmellegemets ellers så skjulte historie.
– Vi kaller ofte kratere for universets fossiler, smiler han.
Hvilken planet er det best å bo på?
Som nevnt tidligere fant Prieur at kratere kan fortelle oss noe om overflaten til en planet eller måne. Dette kan være avgjørende kunnskap om vi en gang skal bosette oss på andre planeter.
– Ved å studere kratere, kan en få en indikasjon på om det eksempelvis finnes vann i overflatelagene til en måne eller planet. Dette kan være et naturlig sted å sette opp en base, understreker Prieur.
Annonse
Ved å aldersbestemme overflaten ved hjelp av kratere, kan man si noe om alderen til solsystemet. Dette kan også være viktig av sikkerhetsmessige årsaker.
– Et ungt solsystem inneholder masse rester etter at planetene ble dannet, og dette utgjør en økt fare for nedslag. Da ville jeg nok valgt å bosette meg i et annet solsystem, ler han.
Men hvordan undersøker man noe som er så fjerntliggende både i tid og rom?
I motsetning til Galileo Galilei var ikke Prieur nødt til å sitte krokrygget i timevis foran et teleskop. I stedet satt han krokrygget i timevis foran en datamaskin og matet tall inn i numeriske modeller og simuleringer. Han måtte vente i tre–fire uker for å se om modellene han hadde kjørt, stemte. Det gjorde de ikke alltid.
– Det er rene detektivarbeidet å forsøke å finne den beste kombinasjon av overflate-parametre og størrelsesforholdet mellom dem, for så å gjenskape de kraterne vi faktisk kan observere på månen. Vi kjørte simuleringer for rundt 70 observerte kratere av ulik størrelse og fikk til slutt svært gode resultater, forteller han fornøyd og peker på en rekke grafer som viser overensstemmelsen i størrelse mellom de observerte og simulerte kraterene. De passer nærmest som hånd i hanske.
De røde linjene illustrerer tverrsnitt over noen kratere på månens overflate (bildet til venstre). Til høyre vises høydeverdier hentet fra disse tverrsnittene (rødt) sammenlignet med tilsvarende numeriske simuleringer (i svart). (Illustrasjon: Nils Charles Prieur)
Fremdeles mye uoppdaget
Den åpenbare ulempen med romforskning er at det er noe utfordrende å komme seg til månen, Mars eller et annet sted i solsystemet, med mindre du heter Elon Musk, kan det virke som.
– Et av hovedproblemene er at vi faktisk vet veldig lite om de faktiske egenskapene til overflaten av måner og planeter i solsystemet. Hvor porøs er egentlig overflaten der oppe? Og hvordan henger dette sammen med andre egenskaper, slik som friksjon? spør Prieur.
I laboratoriet har andre forskere skutt prosjektiler mot ulike type materialer i et forsøk på å gjenskape det en ser ved asteroidenedslag, men også her møter man på utfordringer. Eksempelvis er det ikke alle typer materialer som lett lar seg anvende under slike forsøk, slik som stein, og det er en utfordring å skalere opp fra noen fåtalls centimeter i laboratoriet til hundrevis av meter og kilometer, som på overflaten av månen.
Annonse
– Vi må derfor gjøre en rekke antagelser når vi kjører simuleringene, og her er det rom for forbedringer, sier Prieur.
– Dette er banebrytende forskning som ingen har gjort tidligere. Prieur har utviklet et nytt type verktøy som vi kan utnytte oss av og bygge videre på. Dette er grunnleggende, men fremtidsrettet forskning som gjør at vi er ett, om ikke flere, steg fremfor andre i samme felt, sier førsteamanuensis Stephanie Werner, som var hovedveileder for Prieur.
Sommeren 2020 starter den amerikanske romorganisasjonen NASAs Mars2020-rover sin ferd mot den røde planet. Prøvene som blir tatt her kan si noe om egenskapene til overflaten.
– Vi ønsker å anvende Prieurs metoder også for Mars, fortsetter hun.
Også Prieur ser lenger enn til månen:
– Jeg ønsker å bygge videre på arbeidet mitt og benytte de samme metodene for Jupiters måner.
I 2022 sender nemlig den europeiske romfartsorganisasjonen ESA opp JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) som har en planlagt ankomst i 2029. Dette vil gi oss, og forskere som Prieur, en mulighet til å ta en nærmere titt på Jupiters tre største måner Ganymede, Callisto og Europa, hvor forskerne spår at det finnes mulighet for vann – og kanskje liv.
– Jeg tror vi er på vei inn i en ny gullalder innen romfart, og jeg håper forskningen vi gjør kan bidra til denne utviklingen, avslutter Prieur entusiastisk.
