Denna karta visar månens tyngdfält mätt med NASA: s GRAIL-uppdrag. Bildkredit: NASA / ARC / MIT
De första vetenskapliga resultaten från NASA: s tvilling GRAIL-månbana ger otroliga detaljer om Månens inre och den högsta upplösningens tyngdfältkarta över någon himmelkropp, inklusive Jorden.
Uppgifterna om Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) visar forntida inre strukturer som tidigare var okända, ger detaljer som är upp till fem storleksordningar bättre än tidigare studier av månen och ger ovanlig information om månens yta och tyngdfält.
Tvilling-rymdskeppet, smeknamnet Ebb och Flow, skickar radiosignaler till varandra och eventuella förändringar i avståndet mellan de två när de cirklar månen mäts, ned till ändringar så små som 50 nanometer per sekund. "Det är 1/20 000: e hastigheten som en snigel flyttar," säger Maria Zuber, GRAIL Principal Investigator, som talade vid konferensen American Geophysical Union idag.
De nya tyngdkraften kartor avslöjar ett överflöd av funktioner som tektoniska strukturer, vulkaniska landformer, bassängringar, krater centrala toppar och många enkla skålformade kratrar. Uppgifter visar också att månens tyngdkraftsfält är till skillnad från den markjord som finns i vårt solsystem.
Instrumenten på rymdskeppet GRAIL kan undersöka inne i planeten. Otroliga videor som släppts idag visar en mängd detaljer som teamet sa att de bara började studera.
Att dra bort gravitationen från ytfunktioner ger det som kallas en Bouguer gravitationskarta. Det som återstår är en vy av massavvikelser inne i månen beroende på antingen variationer i skorpans tjocklek eller manteltätheten. I videon ovan indikerar de framträdande cirkulära höjderna vid gränsen (i rött) de välkända masskoncentrationerna eller 'mascons', men många liknande nyfundna funktioner på fjärrsidan är också synliga.
"Nittonåtta procent av den lokala tyngdkraften är förknippad med topografi, medan 2 procent är andra gravitationsfunktioner," sade Zuber. ”Du kan se bullens ögon på månmasconerna, men annars ser vi en slät inre yta. Det enda sättet detta kan hända är om påverkan på den tidiga månen förstörde den inre ytan. "
Dessa kartor över månen visar "Bouguer" gravitation avvikelser som uppmättes med NASA: s GRAIL-uppdrag. Bildkredit: NASA / JPL-Caltech / CSM
Bougeur-gravitationskartan avslöjade också bevis för forntida vulkanisk aktivitet under månens yta och konstiga linjära gravitationsanomalier.
"I lutningarna på Bouguer gravitationskarta såg funktioner som vi inte förväntade oss," sa Jeff Andrews-Hanna, GRAIL-medutredare. ”Vi identifierade en stor population av linjära gravitationsanomalier. Vi ser inget uttryck för dem på topografikartor, så vi drar slutsatsen att det här är en gammal inre struktur. "
En linjär tyngdkraftsavvikelse som korsar Crisiumbassängen på månens bredvid har avslöjats av NASA: s GRAIL-uppdrag. GRAIL-gradientgradientdata visas till vänster med platsen för avvikelsen angiven. Rött och blått motsvarar starkare gravitationsgradienter. Topografidata över samma region från NASA: s Lunar Reconnaissance Orbiters Lunar Orbiter Laser Altimeter visas till höger; dessa data visar inga tecken på tyngdkraftsanomalin. Kredit: NASA / JPL-Caltech / CSM
Till exempel, denna bild av Crisium Basin, som utgör en av "mannen på månens ögon", tyngdkraften kartor visar en linjär funktion som korsar bassängen medan topografikartor visar ingen sådan korrelerande funktion. "Detta berättar hur allvarliga anomalierna bildades innan påverkan," sade Andrews-Hanna.
Dessa kartor över månens nära och bortre sida visar gravitationsgradienterna mätt med NASA: s GRAIL-uppdrag och belyser en befolkning av linjära tyngdkraftsanomalier. Bildkredit: NASA / JPL-Caltech / CSM
Ytterligare data avslöjar att Månens inre skorpa nästan helt pulveriseras. Läs mer om det i vår andra artikel om de nya GRAIL-resultaten.
Andra uppgifter visar att månens skorpa är tunnare än tidigare trott.
"Med hjälp av GRAIL-gravitationsdata fann vi att den genomsnittliga tjockleken på jordskorpan är 32-34 kilometer, vilket är cirka 10 km mindre än tidigare studier," säger Mark Wieczorek, GRAIL Co-Investigator. ”Vi fann att det stora mängden aluminium på månen är nästan samma som jorden. Detta stämmer överens med en ny hypotes om att månen är härledd från material från jorden när den bildades under en jättestark händelse. "
NASA: s GRAIL-uppdrag tog denna flyvningsvideo ovanför Mare Orientale-bassängen på jordens måne. Det samlades in av MoonKAM ombord på GRAILs Ebb-rymdskepp den 7 och 8 april 2012. Filmkredit: NASA / JPL-Caltech / Sally Ride Science
Under sitt främsta uppdrag kretsade de två GRAIL-rymdfarkosterna bara 55 km över Månens yta. Det här nära avståndet är varför GRAIL producerar de bästa tyngdfältdata för alla planeter, inklusive Jorden.
"GRACE samlar fortfarande bra uppgifter om jordens tyngdkraftsfält, men eftersom jorden har en atmosfär måste GRACE kretsa runt 500 km," sade Zuber. "Inget slår lite."
Zuber sade att GRAIL-teamet lärde sig av GRACE och kunde göra "några förnuftiga förbättringar." Hon föreslog också att denna teknik skulle användas för varje planetkropp i solsystemet och kastade fram en lockande idé: "Tänk dig att kartlägga strömmar under Europas yta," sade hon.
GRAIL avslutar det primära vetenskapliga uppdraget i maj och arbetar för närvarande i ett utökat uppdrag där rymdfarkostens höjd sänktes till bara 23 km över ytan. "Vi öppnar ytterligare ett fönsterintervall för geofysik, så att du snart kommer att höra resultat från de nya datamängderna," säger Sami Asmar, medlem av GRAIL-teamet.
Vid en AGU-konferens senare på dagen avslöjade Zuber att i morgon, den 6 december 2012, kommer teamet att sänka GRAIL-rymdskeppet till bara 11 km över månens yta.
Konstnärskonceptet av GRAIL-uppdraget, med två dubbla rymdskepp i tandembanor runt månen för att mäta dess tyngdfält i enastående detalj. Bildkredit: NASA / JPL
Det utökade uppdraget kommer att avslutas snart, i mitten av december, och kort därefter kraschar de två rymdskeppet avsiktligt på månens yta. Teamet sa idag att de fortfarande formulerar idéer för effektscenariot och ser på möjligheten att rikta krascherna så att de är inom synfältet för instrument på NASA: s Lunar Reconnaissance Orbiter.
