Ta mapa pokazuje pole grawitacyjne Księżyca mierzone podczas misji NASA GRAIL. Źródło zdjęcia: NASA / ARC / MIT
Pierwsze wyniki badań z bliźniaczych orbit księżycowych GRAIL NASA dostarczają niesamowitych szczegółów wnętrza Księżyca i mapy pola grawitacyjnego o najwyższej rozdzielczości dowolnego ciała niebieskiego, w tym Ziemi.
Dane GRAIL Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) pokazują starożytne struktury wewnętrzne, które wcześniej były nieznane, dostarczają szczegółów, które są nawet o pięć rzędów wielkości lepsze niż poprzednie badania Księżyca, i dostarczają niespotykanych informacji na temat powierzchni Księżyca i pola grawitacyjnego.
Bliźniaczy statek kosmiczny o pseudonimach Ebb i Flow wysyłają do siebie sygnały radiowe i mierzone są wszelkie zmiany odległości między nimi podczas okrążenia Księżyca, aż do zmian tak małych, jak 50 nanometrów na sekundę. „To 1/20 000 prędkości poruszania się ślimaka” - powiedziała dziś na konferencji American Geophysical Union Maria Zuber, główny badacz GRAIL.
Nowe mapy grawitacyjne ujawniają wiele funkcji, takich jak struktury tektoniczne, formy wulkaniczne, pierścienie basenów, centralne szczyty kraterów i liczne proste kratery w kształcie misy. Dane pokazują również, że pole grawitacyjne Księżyca nie jest podobne do pola ziemskiego w naszym Układzie Słonecznym.
Instrumenty statku kosmicznego GRAIL mogą sondować wewnątrz planety. Wydane dzisiaj niesamowite filmy pokazują mnóstwo szczegółów, które zespół powiedział, że dopiero zaczynają się uczyć.
Odejmowanie grawitacji od elementów powierzchni zapewnia tak zwaną mapę grawitacji Bouguera. Pozostaje widok anomalii masy wewnątrz Księżyca spowodowanych zmianami grubości skorupy lub gęstości płaszcza. Na powyższym filmie widoczne koliste wzloty przy krawędzi (na czerwono) wskazują dobrze znane stężenia masy lub „tusz do rzęs”, ale widoczne są również liczne podobne nowo odkryte cechy z boku.
„Dziewięćdziesiąt osiem procent lokalnej grawitacji jest związane z topografią, a 2 procent to inne cechy grawitacji”, powiedział Zuber. „Widać bycze oczy księżycowych tuszów, ale poza tym widzimy gładką powierzchnię wewnętrzną. Jedynym sposobem, aby to się stało, jest to, że uderzenia we wczesny Księżyc rozbiły wewnętrzną powierzchnię. ”
Te mapy księżyca pokazują anomalie grawitacyjne „Bouguer” mierzone podczas misji NASA GRAIL. Źródło zdjęcia: NASA / JPL-Caltech / CSM
Mapa grawitacyjna Bougeura ujawniła również dowody starożytnej aktywności wulkanicznej pod powierzchnią Księżyca i dziwne liniowe anomalie grawitacyjne.
„Na gradientach mapy grawitacyjnej Bouguera zobaczyliśmy obiekty, których się nie spodziewaliśmy” - powiedział Jeff Andrews-Hanna, współbadacz GRAIL. „Zidentyfikowaliśmy dużą populację liniowych anomalii grawitacyjnych. Nie widzimy ich wyrażenia na mapach topograficznych, więc wnioskujemy, że są to starożytne struktury wewnętrzne ”.
Misja GRAIL NASA ujawniła liniową anomalię grawitacyjną przecinającą basen Crisium w pobliżu Księżyca. Dane gradientu grawitacyjnego GRAIL pokazano po lewej stronie, wskazując lokalizację anomalii. Czerwony i niebieski odpowiadają silniejszym gradientom grawitacji. Dane topograficzne w tym samym regionie z wysokościowego lasera laserowego z orbity księżycowego orbitera NASA są przedstawione po prawej stronie; dane te nie wykazują oznak anomalii grawitacyjnej. Źródło: NASA / JPL-Caltech / CSM
Na przykład, ten obraz Basenu Kryzysowego, który tworzy jedno z „oczu człowieka na księżycu”, mapy grawitacyjne pokazują liniową cechę przechodzącą przez basen, podczas gdy mapy topograficzne nie wykazują takiej korelującej cechy. „To pokazuje nam anomalię grawitacyjną powstałą przed uderzeniami” - powiedział Andrews-Hanna.
Te mapy bliskiej i dalekiej strony Księżyca pokazują gradienty grawitacji mierzone przez misję NASA GRAIL, podkreślając populację liniowych anomalii grawitacyjnych. Źródło zdjęcia: NASA / JPL-Caltech / CSM
Dodatkowe dane ujawniają, że wewnętrzna skorupa Księżyca jest prawie całkowicie sproszkowana. Przeczytaj o tym więcej w naszym drugim artykule na temat nowych wyników GRAIL.
Inne dane pokazują, że skorupa Księżyca jest cieńsza niż wcześniej sądzono.
„Korzystając z danych grawitacyjnych GRAIL, stwierdziliśmy, że średnia grubość skorupy wynosi 32–34 km, czyli około 10 km mniej niż w poprzednich badaniach” - powiedział Mark Wieczorek, współwykonawca GRAIL. „Odkryliśmy, że większość aluminium na Księżycu jest prawie taka sama jak na Ziemi. Jest to zgodne z ostatnią hipotezą, że Księżyc pochodzi z materiałów z Ziemi, gdy powstał podczas gigantycznego zderzenia ”.
Misja NASA GRAIL zabrała ten film z estakady nad dorzeczem Mare Orientale księżyca Ziemi. Został zebrany przez MoonKAM na pokładzie statku kosmicznego GRAIL w dniach 7 i 8 kwietnia 2012 r. Źródło filmu: NASA / JPL-Caltech / Sally Ride Science
Podczas swojej głównej misji, dwa statki kosmiczne GRAIL krążyły zaledwie 55 km nad powierzchnią Księżyca. Z tak bliskiej odległości GRAIL wytwarza najlepsze dane pola grawitacyjnego dla dowolnej planety, w tym Ziemi.
„GRACE wciąż gromadzi świetne dane o ziemskim polu grawitacyjnym, ale ponieważ Ziemia ma atmosferę, GRACE musi krążyć na orbicie z odległości 500 km”, powiedział Zuber. „Nic nie przebije niskiego poziomu”.
Zuber powiedział, że zespół GRAIL nauczył się od GRACE i był w stanie dokonać „pewnych rozsądnych ulepszeń”. Zasugerowała również, że tę technologię należy stosować dla każdego ciała planetarnego w Układzie Słonecznym, i wymyśliła kuszący pomysł: „Wyobraź sobie prądy mapujące pod powierzchnią Europy” - powiedziała.
GRAIL kończy podstawową misję naukową w maju i obecnie pracuje nad rozszerzoną misją, w której wysokość statków kosmicznych została obniżona do zaledwie 23 km nad powierzchnią. „Otwieramy kolejne okno interwałów geofizyki, więc wkrótce usłyszysz wyniki z nowych zestawów danych”, powiedział Sami Asmar, członek zespołu GRAIL.
Podczas sesji AGU w późniejszym dniu Zuber ujawnił, że jutro, 6 grudnia 2012 r., Zespół obniży statek kosmiczny GRAIL do zaledwie 11 km nad powierzchnią Księżyca.
Artystyczna koncepcja misji GRAIL z dwoma bliźniaczymi statkami kosmicznymi na tandemie krążącymi wokół Księżyca, aby zmierzyć pole grawitacyjne z niespotykaną dotąd szczegółowością. Źródło zdjęcia: NASA / JPL
Rozszerzona misja zakończy się wkrótce, w połowie grudnia, a wkrótce potem dwa statki kosmiczne zostaną celowo zderzone z powierzchnią Księżyca. Zespół powiedział dziś, że wciąż formułuje pomysły na scenariusz uderzenia i rozważa możliwość nakierowania katastrofy, aby znaleźli się w polu widzenia instrumentów na Księżycowym Orbiterze Rozpoznania NASA.
