Dette kartet viser månens tyngdekraftfelt målt ved NASAs GRAIL-oppdrag. Bildekreditt: NASA / ARC / MIT
De første vitenskapsresultatene fra NASAs doble GRAIL-månebane gir utrolige detaljer om Månens interiør og tyngdekraftsfeltkartet med høyest oppløsning av et himmellegeme, inkludert Jorden.
Data fra Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) viser gamle interne strukturer som tidligere var ukjente, gir detaljer som er opptil fem størrelsesordener bedre enn tidligere studier av Månen, og gir enestående informasjon om Månens overflate- og tyngdekraftfelt.
Tvilling-romskipet, med kallenavnet Ebb og Flow, sender radiosignaler til hverandre og eventuelle endringer i avstand mellom de to når de sirkler rundt månen måles, ned til endringer så små som 50 nanometer per sekund. "Det er 1/20 000. hastigheten som en snegl beveger seg," sa Maria Zuber, GRAIL Principal Investigator, og holdt tale på konferansen American Geophysical Union i dag.
De nye tyngdekartene avslører en mengde funksjoner som tektoniske strukturer, vulkanske landformer, bassengringer, kraterens sentrale topper og mange enkle skålformede kratere. Data viser også at månens tyngdekraftfelt er i motsetning til den jordiske planeten i solsystemet vårt.
Instrumentene på romfartøyet GRAIL kan søke inne i planeten. Utrolige videoer utgitt i dag viser en overflod av detaljer som teamet sa at de bare var i ferd med å studere.
Å trekke bort tyngdekraften fra overflateegenskaper gir det som kalles et Bouguer-tyngdekart. Det som gjenstår er et syn på masseanomalier inne i månen på grunn av enten variasjoner i skorpetykkelse eller manteltetthet. I videoen over indikerer de fremtredende sirkulære høydepunktene ved siden av (i rødt) de velkjente massekonsentrasjonene eller ‘mascons’, men mange lignende nyfunnte fjernsidefunksjoner er også synlige.
"Nittonåtte prosent av lokal tyngdekraft er assosiert med topografi, mens 2 prosent er andre gravitasjonsfunksjoner," sa Zuber. “Du kan se oksenøyene til månemaskonene, men ellers ser vi en glatt indre overflate. Den eneste måten dette kan skje er hvis påvirkninger på den tidlige månen knuste den indre overflaten. ”
Disse kartene over månen viser "Bouguer" gravitasjonsanomalier målt ved NASAs GRAIL-oppdrag. Bildekreditt: NASA / JPL-Caltech / CSM
Bougeur-gravitasjonskartet avdekket også bevis for eldgamle vulkansk aktivitet under månens overflate og rare lineære gravitasjonsanomalier.
"I gradientene på Bouguer gravitasjonskart, så funksjoner vi ikke forventet," sa Jeff Andrews-Hanna, GRAIL-medetterforsker. ”Vi identifiserte en stor populasjon av lineære gravitasjonsavvik. Vi ser ikke noe uttrykk for dem på topografikart, så vi slutter oss til at dette er gamle strukturer. "
En lineær gravitasjonsanomali som krysser Crisium-bassenget på nærkanten av månen har blitt avslørt av NASAs GRAIL-oppdrag. GRAIL-gravitasjonsdataene til GRAIL vises til venstre, med plasseringen av avviket angitt. Rødt og blått tilsvarer sterkere gravitasjonsgradienter. Topografidata over den samme regionen fra NASAs Lunar Reconnaissance Orbiters Lunar Orbiter Laser Altimeter er vist til høyre; disse dataene viser ingen tegn til tyngdekraften. Kreditt: NASA / JPL-Caltech / CSM
For eksempel er dette bildet av Crisium Basin, som utgjør et av 'mennesket på månens øyne', gravitasjonskartene viser et lineært trekk som krysser bassenget, mens topografikart ikke viser noen slik korrelerende funksjon. "Dette forteller oss alvoret avvik som ble dannet før innvirkningene," sa Andrews-Hanna.
Disse kartene over nær- og fjernsiden av månen viser gravitasjonsgradienter som målt ved NASAs GRAIL-oppdrag, og fremhever en populasjon av lineære tyngdekraftsomvik. Bildekreditt: NASA / JPL-Caltech / CSM
Ytterligere data avslører at Månens indre skorpe nesten fullstendig pulverisert. Les mer om det i vår andre artikkel om de nye GRAIL-resultatene.
Andre data viser at månens skorpe er tynnere enn tidligere antatt.
"Ved bruk av GRAIL-tyngdekraftsdata fant vi den gjennomsnittlige tykkelsen på jordskorpen er 32-34 kilometer, noe som er omtrent 10 km mindre enn tidligere studier," sa Mark Wieczorek, GRAIL Co-Investigator. "Vi fant at hovedmengden av aluminium på Månen er nesten den samme som jorda. Dette stemmer overens med en fersk hypotese om at månen er avledet av materialer fra jorden da den ble dannet under en gigantisk påvirkningshendelse. "
NASAs GRAIL-oppdrag tok denne flyovervideoen over Mare Orientale-bassenget på jordens måne. Det ble samlet inn av MoonKAM ombord på GRAILs Ebb-romfartøy 7. og 8. april 2012. Filmkreditt: NASA / JPL-Caltech / Sally Ride Science
Under det primære oppdraget, gikk de to GRAIL-romfartøyene i bane rundt 55 km over Månens overflate. Denne nære avstanden er grunnen til at GRAIL produserer de beste tyngdekraftsfeldataene for enhver planet, inkludert Jorden.
"GRACE samler fremdeles gode data om jordens tyngdekraftfelt, men fordi Jorden har en atmosfære, må GRACE gå i bane rundt 500 km," sa Zuber. "Ingenting slår lavt."
Zuber sa at GRAIL-teamet lærte av GRACE og var i stand til å gjøre "noen fornuftige forbedringer." Hun foreslo også at denne teknologien skulle brukes til alle planetariske organer i solsystemet, og kastet frem en lokkende idé: "Tenk å kartlegge strømmer under overflaten av Europa," sa hun.
GRAIL fullfører det primære vitenskapsoppdraget i mai og jobber for tiden i et utvidet oppdrag der romskipets høyde ble senket til bare 23 km over overflaten. "Vi åpner et nytt vindusinterme for geofysikk, og så får du høre resultater fra de nye datasettene snart," sa Sami Asmar, medlem av GRAIL-teamet.
På en AGU-konferansesession senere på dagen avslørte Zuber at i morgen, 6. desember 2012, vil teamet senke GRAIL-romfartøyet ned til bare 11 km over månens overflate.
Kunstnerbegrep GRAIL-oppdrag, med to tvilling romfartøy i tandembaner rundt månen for å måle tyngdekraftsfeltet i enestående detalj. Bildekreditt: NASA / JPL
Det utvidede oppdraget vil avsluttes snart, i midten av desember, og like etter blir de to romskipet med vilje krasjet på månens overflate. Teamet sa i dag at de fremdeles formulerer ideer for virkningsscenariet, og ser på muligheten for å sikte mot krasjene slik at de er innenfor synsfeltet til instrumenter på NASAs Lunar Reconnaissance Orbiter.
