A Föld-Hold rendszer korai története nagyon erőszakos volt. Alig több mint egy milliárd évvel később jött a Nap és a bolygók kezdtek kialakulni. Először is maga a Hold jött létre egy Mars méretű tárgy ütközése a csecsemő Földdel. Aztán, körülbelül 3,8 milliárd évvel ezelőtt, mindkét világot bombázták a bolygók létrehozásának megmaradt törmelék. A Mars és a Mercury továbbra is viseli a hegeket a hatásuk miatt. A Holdon az óriási Orientale-medence csendes tanúja marad ennek az időszaknak, amelyet „késői nehéz bombázásnak” hívnak. Ezen idő alatt a Holdot felszívották az űrből származó tárgyakkal, és a vulkánok is szabadon áramlottak.
Az Orientale-medence története
Az Orientale-medencét körülbelül 3,8 milliárd évvel ezelőtt óriási ütközéssel alakították ki. Ez az, amit a bolygó tudósai "multi-gyűrűs" ütőmedencének hívnak. Az ütközés eredményeként a sokkhullámként képződött gyűrűk a felszínen hullámoztak. A felületet melegítettük és lágyítottuk, és lehűlve a gyűrűző gyűrűket a helyükre "megfagyasztottuk" a kőzetben. Maga a három gyűrűs medence kb. 930 kilométer (580 mérföld) keresztmetszetű.
Az Orientale-t létrehozó hatás fontos szerepet játszott a Hold korai geológiai történetében. Rendkívül bomlasztó és többféle módon megváltoztatta: törött kőzetrétegek, a kőzetek megolvadtak a hő alatt, és a kéreg erősen megrázódott. Az esemény felrobbant az anyagból, amely visszaesett a felszínre. Ahogy ez megtörtént, a régebbi felszíni tulajdonságokat megsemmisítették vagy eltakarták. Az "ejecta" rétegei segítik a tudósokat a felszíni tulajdonságok életkorának meghatározásában. Mivel oly sok tárgy becsapódott a fiatal Holdba, ez egy nagyon összetett történet, amelyet kitalálni.
GRAIL Studies Orientale
A Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) iker szondák térképezték a Hold gravitációs mezőjének változásait. Az általuk összegyűjtött adatok elmondják a tudósoknak a Hold belső elrendezéséről, és részleteket nyújtottak a tömegkoncentrációk térképéhez.
A GRAIL közeli gravitációs vizsgálatokat végzett az Orientale-medencében, hogy segítse a tudósokat a régió tömegkoncentrációjának kiszámításában. Amit a bolygótudományi csapat kitalálni akart, az eredeti ütköző medence mérete volt. Tehát keresették a kezdeti jeleket kráter. Kiderült, hogy az eredeti fröccsenő régió valahol a medencét körülvevő két legbelső gyűrű méretében volt. Az eredeti kráter peremén azonban nincs nyoma. Ehelyett a felület az ütközés után visszapattant (felfelé és lefelé), és a Holdra visszaeső anyag megsemmisítette az eredeti kráter nyomát.
A fő ütés körülbelül 816 000 köb mérföldnyi anyagot ásott ki. Ez körülbelül 153-szorosa a nagy tavak mennyiségének az Egyesült Államokban. Az egész visszakerült a Holdra, és a felület megolvadásával együtt elég jól megtörölte az eredeti ütköző krátergyűrűt.
A GRAIL rejtélyt megold
Az egyik dolog, amely a tudósokat érdeklődött a GRAIL munkája előtt, az volt, hogy a Holdból semmilyen belső anyag hiányzott, amely felfelé áramlott volna a felszínről. Ez akkor történt, amikor az ütközésmérő „bedugott” a Holdba, és mélyre ásott a felszín alatt. Kiderült, hogy a kezdeti kráter valószínűleg nagyon gyorsan összeomlott, ami anyagot továbbított a szélei körül, és a kráterbe zuhant. Ez minden olyan köpenyt lefedt volna, amely esetleg felgyulladott volna az ütés eredményeként. Ez magyarázza, hogy az Orientale medencéjében a kőzet nagyon hasonló kémiai összetételű, mint a Hold többi felszíni kőzete.
A GRAIL csapata az űrhajó adatait felhasználta annak modellezésére, hogy a gyűrűk miként alakultak ki az eredeti ütközés helyén, és továbbra is elemzi az adatokat, hogy megértsék az ütés részleteit és annak következményeit. A GRAIL szondák alapvetően gravitométerek voltak, amelyek a Hold gravitációs mezőjének percbeli variációit mérték, amikor áthaladtak a pályájukon. Minél tömegebb egy régió, annál nagyobb a gravitációs vonzása.
Ezek voltak az első mélyrehatóbb vizsgálatok a Hold gravitációs mezőjéről. A GRAIL szondákat 2011-ben indították és küldetésüket 2012-ben fejezték be. Az általuk tett megfigyelések segítenek a bolygótudósoknak megérteni az ütköző medencék és azok többszörös gyűrűinek kialakulását a Holdon és a Naprendszer más világaiban. A hatások szerepet játszottak a Naprendszer történetében az összes bolygót érintve,beleértve a Földet is.