Diese Karte zeigt das Schwerefeld des Mondes, gemessen mit der GRAIL-Mission der NASA. Bildnachweis: NASA / ARC / MIT
Die ersten wissenschaftlichen Ergebnisse der beiden GRAIL-Mondorbiter der NASA liefern unglaubliche Details des Mondinneren und die schwer auflösende Schwerefeldkarte aller Himmelskörper, einschließlich der Erde.
Die Daten des Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) zeigen alte interne Strukturen, die zuvor unbekannt waren, liefern Details, die bis zu fünf Größenordnungen besser sind als frühere Untersuchungen des Mondes und liefern beispiellose Informationen über die Oberfläche und das Schwerefeld des Mondes.
Das Zwillingsraumschiff mit dem Spitznamen Ebb und Flow sendet Funksignale aneinander und alle Änderungen der Entfernung zwischen den beiden, wenn sie den Mond umkreisen, werden bis zu Änderungen von nur 50 Nanometern pro Sekunde gemessen. "Das ist 1 / 20.000stel der Geschwindigkeit, mit der sich eine Schnecke bewegt", sagte Maria Zuber, Principal Investigator von GRAIL, heute auf der Konferenz der American Geophysical Union.
Die neuen Schwerkraftkarten zeigen eine Fülle von Merkmalen wie tektonische Strukturen, vulkanische Landformen, Beckenringe, zentrale Kratergipfel und zahlreiche einfache, schalenförmige Krater. Daten zeigen auch, dass das Schwerefeld des Mondes anders ist als das eines terrestrischen Planeten in unserem Sonnensystem.
Die Instrumente des GRAIL-Raumfahrzeugs können das Innere des Planeten untersuchen. Unglaubliche Videos, die heute veröffentlicht wurden, zeigen eine Fülle von Details, von denen das Team sagte, dass sie gerade erst anfangen zu studieren.
Das Subtrahieren der Schwerkraft von Oberflächenmerkmalen liefert eine sogenannte Bouguer-Schwerkraftkarte. Was bleibt, ist eine Ansicht von Massenanomalien innerhalb des Mondes aufgrund von Schwankungen der Krustenstärke oder der Manteldichte. Im obigen Video zeigen die markanten kreisförmigen Höhen in der Nähe (in Rot) die bekannten Massenkonzentrationen oder „Mascons“ an, aber viele ähnliche neu entdeckte Merkmale auf der anderen Seite sind auch sichtbar.
"Achtundneunzig Prozent der lokalen Schwerkraft hängen mit der Topographie zusammen, während zwei Prozent andere Gravitationsmerkmale sind", sagte Zuber. "Sie können Volltreffer der Mondwimperntuschen sehen, aber ansonsten sehen wir eine glatte Innenfläche. Dies könnte nur passieren, wenn die Auswirkungen auf den frühen Mond die innere Oberfläche zerstören. “
Diese Karten des Mondes zeigen die Schwerkraftanomalien von "Bouguer", gemessen mit der GRAIL-Mission der NASA. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / CSM
Die Bougeur-Schwerkraftkarte enthüllte auch Hinweise auf uralte vulkanische Aktivitäten unter der Mondoberfläche und seltsame lineare Gravitationsanomalien.
"In den Gefällen der Bouguer-Schwerkraftkarte wurden Merkmale gesehen, die wir nicht erwartet hatten", sagte Jeff Andrews-Hanna, Co-Ermittler von GRAIL. „Wir haben eine große Population linearer Gravitationsanomalien identifiziert. Wir sehen keinen Ausdruck von ihnen auf Topografiekarten, daher schließen wir, dass es sich um alte interne Strukturen handelt. "
Die GRAIL-Mission der NASA hat eine lineare Schwerkraftanomalie entdeckt, die das Crisium-Becken in der Nähe des Mondes schneidet. Die GRAIL-Schwerkraftgradientendaten werden links angezeigt, wobei der Ort der Anomalie angegeben ist. Rot und Blau entsprechen stärkeren Schwerkraftgradienten. Die Topografiedaten über dieselbe Region vom Lunar Orbiter Laser Altimeter des NASA Lunar Reconnaissance Orbiter werden rechts angezeigt. Diese Daten zeigen keine Anzeichen einer Schwerkraftanomalie. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / CSM
In diesem Bild des Crisium-Beckens, das eines der Augen des Menschen auf dem Mond bildet, zeigen die Schwerkraftkarten ein lineares Merkmal, das das Becken durchquert, während Topografiekarten kein solches Korrelationsmerkmal aufweisen. "Dies sagt uns die Schwerkraftanomalie, die sich vor den Aufprallen gebildet hat", sagte Andrews-Hanna.
Diese Karten der nahen und fernen Seite des Mondes zeigen die Schwerkraftgradienten, die von der NASA-Mission GRAIL gemessen wurden, und zeigen eine Population linearer Schwerkraftanomalien. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / CSM
Zusätzliche Daten zeigen, dass die innere Kruste des Mondes fast vollständig pulverisiert ist. Lesen Sie mehr darüber in unserem zweiten Artikel über die neuen GRAIL-Ergebnisse.
Andere Daten zeigen, dass die Mondkruste dünner ist als bisher angenommen.
„Unter Verwendung der GRAIL-Schwerkraftdaten haben wir festgestellt, dass die durchschnittliche Dicke der Kruste 32 bis 34 Kilometer beträgt, was etwa 10 km weniger ist als in früheren Studien“, sagte Mark Wieczorek, GRAIL Co-Investigator. „Wir haben festgestellt, dass die Menge an Aluminium auf dem Mond fast der der Erde entspricht. Dies steht im Einklang mit der jüngsten Hypothese, dass der Mond aus Materialien der Erde stammt, als er während eines riesigen Aufprallereignisses gebildet wurde. “
Die GRAIL-Mission der NASA hat dieses Überflugvideo über dem Mare Orientale-Becken des Erdmondes aufgenommen. Es wurde am 7. und 8. April 2012 von MoonKAM an Bord des Ebb-Raumfahrzeugs von GRAIL gesammelt. Filmnachweis: NASA / JPL-Caltech / Sally Ride Science
Während ihrer Hauptmission umkreisten die beiden GRAIL-Raumschiffe nur 55 km über der Mondoberfläche. Aufgrund dieser geringen Entfernung liefert GRAIL die besten Schwerefelddaten für jeden Planeten, einschließlich der Erde.
"GRACE sammelt immer noch großartige Daten über das Schwerefeld der Erde, aber da die Erde eine Atmosphäre hat, muss GRACE 500 km umkreisen", sagte Zuber. "Nichts ist besser als niedrig zu werden."
Zuber sagte, das GRAIL-Team habe von GRACE gelernt und könne "einige vernünftige Verbesserungen" vornehmen. Sie schlug auch vor, diese Technologie für jeden Planetenkörper im Sonnensystem zu verwenden, und warf eine verlockende Idee auf: „Stellen Sie sich vor, Sie kartieren Ströme unter der Oberfläche Europas“, sagte sie.
GRAIL beendet die primäre wissenschaftliche Mission im Mai und arbeitet derzeit an einer erweiterten Mission, bei der die Höhe der Raumtransplantate auf nur 23 km über der Oberfläche gesenkt wurde. "Wir öffnen ein weiteres Fenster der Geophysik, und Sie werden bald Ergebnisse aus den neuen Datensätzen hören", sagte Sami Asmar, GRAIL-Teammitglied.
Bei einer AGU-Konferenzsitzung später am Tag gab Zuber bekannt, dass das Team morgen, am 6. Dezember 2012, das GRAIL-Raumschiff auf nur 11 km über der Mondoberfläche absenken wird.
Künstlerkonzept der GRAIL-Mission mit zwei Zwillingsraumfahrzeugen in Tandembahnen um den Mond, um sein Schwerefeld in beispiellosen Details zu messen. Bildnachweis: NASA / JPL
Die erweiterte Mission endet bald, Mitte Dezember, und kurz danach werden die beiden Raumschiffe absichtlich auf die Mondoberfläche abgestürzt. Das Team gab heute bekannt, dass es noch Ideen für das Aufprallszenario formuliert und die Möglichkeit prüft, die Abstürze so auszurichten, dass sie sich im Sichtfeld der Instrumente auf dem Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA befinden.
