Dette kort viser månens tyngdekraftfelt som målt ved NASAs GRAIL-mission. Billedkredit: NASA / ARC / MIT
De første videnskabsresultater fra NASAs to GRAIL-månekredsløb giver utrolige detaljer om Månens indre og tyngdekraftfeltkortet med højeste opløsning af ethvert himmellegeme, inklusive Jorden.
Data fra Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) viser gamle interne strukturer, der tidligere var ukendt, giver detaljer, der er op til fem størrelsesordener bedre end tidligere undersøgelser af Månen, og leverer hidtil uset information om Månens overflade og tyngdekraftfelt.
Det dobbelte rumfartøj, kaldet Ebb og Flow, sender radiosignaler til hinanden og eventuelle ændringer i afstanden mellem de to, når de kredser rundt Månen, måles, ned til ændringer så små som 50 nanometer i sekundet. ”Det er 1 / 20.000. hastighed, som en snegl bevæger sig,” sagde Maria Zuber, GRAIL Principal Investigator, der talte på konferencen American Geophysical Union i dag.
De nye gravitationskort afslører en overflod af funktioner såsom tektoniske strukturer, vulkanske landformer, bassinringe, kraterens centrale toppe og utallige enkle skålformede kratere. Data viser også, at månens tyngdekraftfelt er i modsætning til den jordiske planet i vores solsystem.
Instrumenterne på GRAIL-rumfartøjet kan undersøge inde i planeten. Utrolige videoer frigivet i dag viser en overflod af detaljer, som holdet sagde, at de kun lige er begyndt at studere.
At trække tyngdekraften væk fra overfladefunktioner giver det, der kaldes et Bouguer-tyngdekort. Det, der er tilbage, er et overblik over masseanomalier inde i månen på grund af enten variationer i skorpetykkelse eller manteltæthed. I videoen ovenfor angiver de fremtrædende, nærliggende cirkulære højder (i rødt) de velkendte massekoncentrationer eller 'mascons', men mange lignende nyfundne fjernsidefunktioner er også synlige.
”Otteoghalvfem procent af den lokale tyngdekraft er forbundet med topografi, mens 2 procent er andre tyngdepunkt,” sagde Zuber. ”Du kan se tyre-øjne på månemasconerne, men ellers ser vi en glat indre overflade. Den eneste måde dette kan ske er, hvis påvirkninger på den tidlige måne knuste den indre overflade. ”
Disse kort over månen viser "Bouguer" tyngdekraften som målt ved NASAs GRAIL-mission. Billedkredit: NASA / JPL-Caltech / CSM
Bougeur-tyngdekortet afslørede også bevis for gammel vulkansk aktivitet under månens overflade og underlige lineære gravitationsanomalier.
”I gradueringerne af Bouguer tyngdekraftkort så funktioner, som vi ikke havde forventet,” sagde Jeff Andrews-Hanna, GRAIL-medundersøger. ”Vi identificerede en stor population af lineære gravitationsanomalier. Vi ser ikke noget udtryk for dem på topografikort, så vi udleder, at dette er en gammel intern struktur. ”
En lineær tyngdekraftsanomali, der krydser Crisium-bassinet ved månens nærhed, er blevet afsløret af NASAs GRAIL-mission. GRAIL-gravitationsdataene vises til venstre med placeringen af afvigelsen angivet. Rødt og blåt svarer til stærkere gravitationsgradienter. Topografidata over den samme region fra NASAs Lunar Reconnaissance Orbiters Lunar Orbiter Laser Højdemåler vises til højre; disse data viser intet tegn på gravitationsanomalien. Kredit: NASA / JPL-Caltech / CSM
F.eks. Dette billede af Crisium Basin, der udgør et af 'mennesket på månens øjne', tyngdekraften viser en lineær funktion, der krydser bassinet, mens topografikort ikke viser nogen sådan korrelerende funktion. ”Dette fortæller os, hvilken alvorlig anomali der blev dannet inden påvirkningerne,” sagde Andrews-Hanna.
Disse kort over månens nær- og fjernside viser tyngdekradienterne målt ved NASAs GRAIL-mission, hvilket fremhæver en population af lineære tyngdekraftsanomalier. Billedkredit: NASA / JPL-Caltech / CSM
Yderligere data afslører, at Månens indre skorpe er næsten fuldstændigt pulveriseret. Læs mere om det i vores anden artikel om de nye GRAIL-resultater.
Andre data afslører, at månens skorpe er tyndere end tidligere antaget.
”Ved hjælp af GRAIL-tyngdekraftsdata fandt vi, at skorpens gennemsnitlige tykkelse er 32-34 kilometer, hvilket er ca. 10 km mindre end tidligere undersøgelser,” sagde Mark Wieczorek, GRAIL co-Investigator. ”Vi fandt, at størstedelen af aluminium på Månen er næsten den samme som på Jorden. Dette stemmer overens med den nylige hypotese om, at Månen er afledt af materialer fra Jorden, da den blev dannet under en kæmpe påvirkningshændelse. ”
NASAs GRAIL-mission tog denne flyvevideo over Mare Orientale-bassinet på Jordens måne. Det blev indsamlet af MoonKAM ombord på GRAILs Ebb-rumfartøj 7. og 8. april 2012. Filmkredit: NASA / JPL-Caltech / Sally Ride Science
Under sin primære mission kredsede de to GRAIL-rumfartøjer kun 55 km over Månens overflade. Denne nære afstand er grunden til, at GRAIL producerer de bedste tyngdekraftfeltdata for enhver planet, inklusive Jorden.
”GRACE indsamler stadig store data om Jordens tyngdekraftfelt, men fordi Jorden har en atmosfære, skal GRACE gå i kredsløb 500 km,” sagde Zuber. "Intet slår ved at gå lavt."
Zuber sagde, at GRAIL-teamet lærte af GRACE og var i stand til at gøre "nogle fornuftige forbedringer." Hun foreslog også, at denne teknologi skulle bruges til ethvert planetarisk legeme i solsystemet og kastede en lokkende idé: ”Forestil dig kortlægning af strømme under overfladen af Europa,” sagde hun.
GRAIL afslutter den primære videnskabsmission i maj og arbejder i øjeblikket i en udvidet mission, hvor rumfartshøjden blev sænket til kun 23 km over overfladen. ”Vi åbner endnu et vindue med geofysik, og så hører du resultater fra de nye datasæt snart,” sagde Sami Asmar, medlem af GRAIL-teamet.
På en AGU-konferencesession senere på dagen afslørede Zuber, at teamet i morgen, den 6. december 2012, vil sænke GRAIL-rumfartøjet ned til kun 11 km over månens overflade.
Kunstnerbegreb af GRAIL-mission med to dobbelt rumfartøjer i tandembaner rundt om månen for at måle dens tyngdekraftfelt i en hidtil uset detalje. Billedkredit: NASA / JPL
Den udvidede mission afsluttes snart, i midten af december, og kort efter vil de to rumfartøjer med opsætning blive styrtet ned på månens overflade. Holdet sagde i dag, at de stadig formulerer ideer til indvirkningsscenariet og ser på muligheden for at målrette uheldene, så de er inden for synsfeltet for instrumenter på NASAs Lunar Reconnaissance Orbiter.
