МОСКВА, 5 дек — РИА Новости. Зонды-близнецы GRAIL, с весны работающие на окололунной орбите, составили первую высокоточную гравитационную карту Луны — с ее помощью ученые, в частности, подтвердили гипотезу происхождения спутника в результате удара о Землю небесного тела размером с Марс, сообщает пресс-служба НАСА.
Два идентичных зонда GRAIL (получившие по итогам конкурса среди школьников имена Эбб и Флоу) были запущены 10 сентября 2011 года. В марте аппараты вышли на рабочую орбиту высотой 55 километров и начали измерения лунной гравитации. Зонды двигаются по одинаковой орбите один за другим и с высокой точностью — до десятых долей микрона — измеряют расстояние между собой, фиксируя изменения, связанные с гравитационными аномалиями.
В результате ученые получили беспрецедентно точную карту гравитационного поля Луны, с помощью которой они рассчитывают выяснить детали внутреннего строения естественного спутника Земли, а также проверить некоторые гипотезы о рождении и эволюции Луны.
"Луна не прячет свое гравитационное поле. Если мы наблюдаем заметные изменения в грацитации, мы всегда можем связать их с топографическими особенностями местности, такими как кратеры, борозды или горы", — говорит руководитель проекта Мария Зубер (Maria Zuber) из Массачусетского технологического института.
По ее словам, на карте лунной гравитации видны следы древних ударов метеоритов, разломы, которые уходят вглубь до нижних слоев коры и, возможно, даже до мантии.
Результаты анализа гравитационной карты, опубликованные в журнале Science , показали, в частности, что лунная кора имеет значительно меньшую плотность, чем считалось ранее, и может содержать множество пустот.
"Благодаря новым данным о плотности коры, мы установили, что средняя ее толщина — примерно от 34 до 43 километров, что на 10-20 километров меньше, чем считалось раньше", — говорит один из участников проекта Марк Вечорек (Mark Wieczorek) из парижского Института физики Земли.
Он отмечает, что с учетом новых данных о толщине коры состав Луны оказывается близким к земному, что подтверждает гипотезу о формировании Луны из земного вещества, выброшенного в космос в результате столкновения нашей планеты с гигантским небесным телом размером с Марс.
Гравитационные измерения позволили обнаружить и некоторые "невидимые" геологические детали на Луне.
"Эти данные указывают на присутствие множества длинных линейных гравитационных аномалий длиной в сотни километров, крест-накрест пересекающих поверхность. Эти линейные аномалии указывают на присутствие валов, или длинных, тонких застывших фрагментов застывшей магмы в подповерхностном слое. Это, возможно, самые древние геологические образования на Луне, и изучение их расскажет нам о ее ранней истории", — говорит приглашенный участник проекта Джефф Эндрюс-Ханна (Jeff Andrews-Hanna) из Школы горнодобычи в штате Колорадо.
Ученые отмечают, что результаты, полученные во время первичной фазы работы аппаратов, только начинают публиковаться, а сейчас зонды еще работают. Второй этап миссии закончится 17 декабря, после чего аппараты будут переведены на еще более низкую орбиту, откуда можно получить еще более точные данные.
Пористость коры лунных возвышенностей делает ее не такой плотной, как считалось
Карта гравитационного поля Луны, составленная по данным миссии GRAIL
Запущенные в сентябре 2011 г., зонды GRAIL А и В (впоследствии получившие собственные имена Ebb и Flow) находятся на приполярной окололунной орбите, на высоте около 55 км над ее поверхностью. В конце августа 2012 г. они закончили выполнение основной части своей миссии, результатом которой и стала новая карта гравитационного поля, и в настоящий момент выполняют дополнительные задачи.
А тем временем точная карта гравитационного поля Луны позволит ученым лучше понять внутреннюю структуру, состав и историю не только нашего спутника, но и Земли, и всей Солнечной системы. Она ясно демонстрирует прежде неизвестные детали лунной поверхности — тектонические структуры, вулканические образования, низины и бесчисленные мелкие кратеры. Во всяком случае, гравитационное поле Луны непохоже ни на одно из полей других небесных тел в Солнечной системе.
Раз за разом синхронно облетая Луну, пара зондов Ebb и Flow размерами примерно со стиральную машину каждый, постоянно обменивались радиосигналами, с огромной точностью следя за расстоянием между собой. Изменение гравитационных сил, действующих на них, тут же меняло это расстояние — так и была составлена уникальная новая карта.
«Она показывает, что Луна в большей степени, чем какое-либо другое небесное тело, скрывает свое гравитационное поле «в рукаве», — говорит возглавляющая работу миссии Мария Зубер (Maria Zуber). — Увидев заметный скачок в гравитационном поле, мы можем тут же связать его с особенностями топографии — кратерами, пиками, каньонами». По словам профессора Зубер, гравитационное поле можно назвать матрицей, сохраняющей историю бомбардировки Луны метеоритами, которая показывает наличие глубинных разломов, достигающих внутренних слоев коры и, возможно, мантии спутника.
Зонды показали существование длинных, в сотни километров, гравитационных аномалий, тут и там выходящих на поверхность. Скорее всего, они свидетельствуют о наличии под поверхностью длинных и вытянутых, узких «валов» давно застывшей плотной магмы. Если нам удастся понять механизм их появления, мы многое узнаем о прошлом Луны. Впрочем, кое-что можно узнать уже сейчас.
Судя по новой информации, средняя плотность коры на лунных возвышенностях заметно меньше того, что предполагалось до сих пор. Эти данные были получены после анализа образцов, доставленных астронавтами миссий Apollo еще в 1970-х — видимо, образцы были собраны на не самых характерных участках поверхности Луны. Уточненная цифра плотности позволяет переоценить и толщину коры спутника, сократив ее на 10−20 км, до 34−43 км. Кроме того, состав коры оказывается очень близок к земному, что служит еще одним доводом в пользу происхождения Луны в результате
Среднее расстояние между центрами Земли и Луны - 384 467 км (0,002 57 а. е., ~ 30 диаметров Земли).
Видимая звёздная величина полной Луны на земном небе −12,71m. Освещённость, создаваемая полной Луной возле поверхности Земли при ясной погоде, составляет 0,25 - 1 лк.
Луна является единственным астрономическим объектом вне Земли, на котором побывал человек.
Название
Слово луна восходит к праслав. *luna < пра-и.е. *louksnā́ «светлая» (ж. р. прилагательного *louksnós), к этой же индоевропейской форме восходит и лат. lūna «луна». Греки называли спутник Земли Селеной (др.-греч. Σελήνη), древние египтяне - Ях (Иях).
Луна как небесное тело
Орбита
С древних времён люди пытались описать и объяснить движение Луны. Со временем появлялись всё более точные теории.
Основой современных расчётов является теория Брауна. Созданная на рубеже XIX-XX веков, она описывала движение Луны с точностью измерительных приборов того времени. При этом в расчёте использовалось более 1400 членов (коэффициентов и аргументов при тригонометрических функциях).
Современная наука может рассчитывать движение Луны и проверять эти расчёты с ещё большей точностью. Методами лазерной локации расстояние до Луны измеряется с ошибкой в несколько сантиметров. Такую точность имеют не только измерения, но и теоретические предсказания положения Луны; для таких расчётов используются выражения с десятками тысяч членов и не существует предела их количества, если потребуется ещё более высокая точность.
В первом приближении можно считать, что Луна движется по эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549 и большой полуосью 384 399 км. Реальное движение Луны довольно сложное, при его расчёте необходимо учитывать множество факторов, например, сплюснутость Земли и сильное влияние Солнца, которое притягивает Луну в 2,2 раза сильнее, чем Земля. Более точно движение Луны вокруг Земли можно представить как сочетание нескольких движений:
обращение вокруг Земли по эллиптической орбите с периодом 27,32166 суток, это так называемый сидерический месяц (то есть движение измерено относительно звёзд);
поворот плоскости лунной орбиты: её узлы (точки пересечения орбиты с эклиптикой) смещаются на запад, делая полный оборот за 18,6 лет. Это движение является прецессионным;
поворот большой оси лунной орбиты (линии апсид) с периодом 8,8 лет (происходит в противоположном направлении, чем указанное выше движение узлов, то есть долгота перигея увеличивается);
периодическое изменение наклона лунной орбиты по отношению к эклиптике от 4°59′ до 5°19′;
периодическое изменение размеров лунной орбиты: перигея от 356,41 до 369,96 тыс. км, апогея от 404,18 до 406,74 тыс. км;
постепенное удаление Луны от Земли вследствие приливного ускорения (примерно на 4 см в год), таким образом, её орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль.
Общее строение
Луна состоит из коры, верхней мантии (астеносферы), средней мантии, нижней мантии и ядра. Атмосфера практически отсутствует. Поверхность Луны покрыта так называемым реголитом - смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеоритов с лунной поверхностью. Ударно-взрывные процессы, сопровождающие метеоритную бомбардировку, способствуют взрыхлению и перемешиванию грунта, одновременно спекая и уплотняя частицы грунта. Толщина слоя реголита составляет от долей метра до десятков метров.
Толщина коры Луны меняется в широких пределах от 0 до 105 км. По данным со спутников гравитационной разведки GRAIL, толщина лунной коры больше на том полушарии, которое обращено к Земле.
Условия на поверхности Луны
Атмосфера Луны крайне разрежена. Когда поверхность не освещена Солнцем, содержание газов над ней не превышает 2,0·10 5 частиц/см³ (для Земли этот показатель составляет 2,7·10 19 частиц/см³), а после восхода Солнца увеличивается на два порядка за счёт дегазации грунта. Разрежённость атмосферы приводит к высокому перепаду температур на поверхности Луны (от −160 °C до +120 °C), в зависимости от освещённости; при этом температура пород, залегающих на глубине 1 м, постоянна и равна −35 °C. Ввиду практического отсутствия атмосферы, небо на Луне всегда чёрное, со звёздами, даже когда Солнце находится над горизонтом.
Земной диск висит в небе Луны почти неподвижно. Причины небольших ежемесячных колебаний Земли по высоте над лунным горизонтом и по азимуту (примерно по 7°) такие же, как у либраций. Угловой размер Земли при наблюдении с Луны в 3,7 раз больше, чем лунный при наблюдении с Земли, а закрываемая Землёй площадь небесной сферы в 13,5 раз больше, чем закрываемая Луной. Степень освещённости Земли, видимая с Луны, обратна лунным фазам, видимым на Земле: в полнолуние c Луны видна неосвещённая часть Земли, и наоборот. Освещение отражённым светом Земли примерно в 50 раз сильнее, чем освещение лунным светом на Земле, максимальная видимая звёздная величина Земли на Луне составляет приблизительно −16 m .
Гравитационное поле
Гравитационный потенциал Луны традиционно записывают как сумму трёх слагаемых:
где δW - приливный потенциал, Q - центробежный потенциал, V - потенциал притяжения. Потенциал притяжения обычно раскладывают по зональным, секторальным и тессеральным гармоникам:
где P n m - присоединённый полином Лежандра, G - гравитационная постоянная, M - масса Луны, λ и θ - долгота и широта.
Приливы и отливы
Гравитационное влияние Луны вызывает на Земле некоторые интересные эффекты. Наиболее известный из них - морские приливы и отливы. На противоположных сторонах Земли образуются (в первом приближении) две выпуклости - со стороны, обращённой к Луне, и с противоположной ей. В мировом океане этот эффект выражен намного сильнее, чем в твёрдой коре (выпуклость воды больше). Амплитуда приливов (разность уровней прилива и отлива) на открытых пространствах океана невелика и составляет 30-40 см. Однако вблизи берегов вследствие набега приливной волны на твёрдое дно приливная волна увеличивает высоту точно так же, как обычные ветровые волны прибоя. Учитывая направление обращения Луны вокруг Земли, можно составить картину следования приливной волны по океану. Сильным приливам больше подвержены восточные побережья материков. Максимальная амплитуда приливной волны на Земле наблюдается в заливе Фанди в Канаде и составляет 18 метров.
Хотя для земного шара величина силы тяготения Солнца почти в 200 раз больше, чем силы тяготения Луны, прили́вные силы, порождаемые Луной, почти вдвое больше порождаемых Солнцем. Это происходит из-за того, что приливные силы зависят не только от величины гравитационного поля, а ещё и от степени его неоднородности. При увеличении расстояния от источника поля неоднородность уменьшается быстрее, чем величина самого поля. Поскольку Солнце почти в 400 раз дальше от Земли, чем Луна, то приливные силы, вызываемые солнечным притяжением, оказываются слабее.
Магнитное поле
Считается, что источником магнитного поля планет является тектоническая активность. Например, у Земли поле создаётся движением расплавленного металла в ядре, у - последствиями прошлой активности.
«Луна-1» в 1959 году установила отсутствие однородного магнитного поля на Луне. Результаты исследований учёных Массачусетского технологического института подтверждают гипотезу, что у неё было жидкое ядро. Это укладывается в рамки самой популярной гипотезы происхождения Луны - столкновение Земли примерно 4,5 миллиарда лет назад с космическим телом размером с Марс «выбило» из Земли огромный кусок расплавленной материи, который позже превратился в Луну. Экспериментально удалось доказать, что на раннем этапе существования у Луны было аналогичное земному магнитное поле.
Наблюдение Луны с Земли
Связь фаз Луны с её положением относительно Солнца и Земли. Зелёным цветом выделен угол, на который Луна повернётся с момента окончания сидерического месяца до момента окончания синодического месяца.
В южном полушарии Луна - перевернутая, как на этом австралийском снимке.
Угловой диаметр Луны очень близок к солнечному и составляет около половины градуса. Луна с Земли выглядит бело-желтой, хотя отражает только 7 % падающего на неё солнечного света (примерно как древесный уголь). Так как Луна не светится сама, а лишь отражает солнечный свет, с Земли видна только освещённая Солнцем часть лунной поверхности (в фазах Луны, близких к новолунию, то есть в начале первой четверти и в конце последней четверти, при очень узком серпе можно наблюдать «пепельный свет Луны» - слабое освещение её лучами Солнца, отражёнными от Земли). Луна обращается по орбите вокруг Земли, и тем самым угол между Землёй, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл лунных фаз. Период времени между последовательными новолуниями в среднем составляет 29,5 дней (709 часов) и называется синодический месяц. То, что длительность синодического месяца больше, чем сидерического, объясняется движением Земли вокруг Солнца: когда Луна относительно звёзд совершает полный оборот вокруг Земли, Земля к этому времени проходит уже 1/13 часть своей орбиты, и чтобы Луна снова оказалась между Землёй и Солнцем, ей нужно дополнительно около двух суток.
Лунные либрации
Хотя Луна и вращается вокруг своей оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной, то есть обращение Луны вокруг Земли и вращение вокруг собственной оси синхронизировано. Эта синхронизация вызвана трением приливов, которые производила Земля в оболочке Луны. Согласно законам механики, Луна ориентирована в поле тяготения Земли так, что на Землю направлена большая полуось лунного эллипсоида.
Явление либрации, открытое Галилео Галилеем в 1635 году, позволяет наблюдать около 59 % лунной поверхности. Дело в том, что вокруг Земли Луна обращается с переменной угловой скоростью вследствие эксцентриситета лунной орбиты (вблизи перигея движется быстрее, вблизи апогея медленнее), в то время как вращение спутника вокруг собственной оси равномерно. Это позволяет увидеть с Земли западный и восточный края обратной стороны Луны (оптическая либрация по долготе). Кроме того, в связи с наклоном оси вращения Луны к плоскости земной орбиты с Земли можно увидеть северный и южный края обратной стороны Луны (оптическая либрация по широте). Существует ещё физическая либрация, обусловленная колебанием спутника вокруг положения равновесия в связи со смещённым центром тяжести, а также в связи с действием приливных сил со стороны Земли. Эта физическая либрация имеет величину 0,02° по долготе с периодом 1 год и 0,04° по широте с периодом 6 лет.
Из-за рефракции в атмосфере Земли при наблюдении Луны низко над горизонтом наблюдается приплюснутость её диска.
Время (1,255 секунды), за которое свет, пущенный с Земли, достигает Луны. Рисунок выполнен в масштабе.
Из-за неровностей рельефа на поверхности Луны во время полного солнечного затмения можно наблюдать чётки Бейли. Когда же, наоборот, Луна попадает в тень Земли, можно наблюдать другой оптический эффект: она краснеет, будучи подсвеченной рассеянным в атмосфере Земли светом.
Селенология
Радиальная гравитационная аномалия на поверхности Луны.
Благодаря её размеру и составу Луну иногда относят к планетам земной группы наряду с Меркурием, Венерой, Землёй и Марсом. Изучая геологическое строение Луны, можно многое узнать о строении и развитии Земли.
Толщина коры Луны в среднем составляет 68 км, изменяясь от 0 км под лунным морем Кризисов до 107 км в северной части кратера Королёва на обратной стороне. Под корой находится мантия и, возможно, малое ядро из сернистого железа (радиусом приблизительно 340 км и массой, составляющей 2 % массы Луны). Любопытно, что центр масс Луны располагается примерно в 2 км от геометрического центра по направлению к Земле. По результатам миссии «Кагуя» было установлено, что в Море Москвы толщина коры наименьшая для всей Луны - почти 0 метров под слоем базальтовой лавы толщиной 600 метров.
Измерения скорости спутников «Лунар Орбитер» позволили создать гравитационную карту Луны. С её помощью были обнаружены уникальные лунные объекты, названные масконами (от англ. mass concentration) - это массы вещества повышенной плотности.
Луна не имеет магнитного поля, хотя некоторые из горных пород на её поверхности проявляют остаточный магнетизм, что указывает на возможность существования магнитного поля Луны на ранних стадиях развития.
Не имеющая ни атмосферы, ни магнитного поля, поверхность Луны подвержена непосредственному воздействию солнечного ветра. В течение 4 млрд лет водородные ионы из солнечного ветра внедрялись в реголит Луны. Таким образом, образцы реголита, доставленные миссиями «Аполлон», оказались очень ценными для исследования солнечного ветра.
В феврале 2012 года американские астрономы обнаружили на обратной стороне Луны несколько геологических новообразований. Это свидетельствует о том, что лунные тектонические процессы продолжались ещё как минимум 950 миллионов лет после предполагаемой даты геологической «смерти» Луны.
Пещеры
Японским зондом Кагуя обнаружено отверстие в поверхности Луны, расположенное недалеко от вулканического плато Холмы Мариуса, предположительно ведущее в тоннель под поверхностью. Диаметр отверстия составляет около 65 метров, а глубина, предположительно, 80 метров.
Учёные считают, что подобные тоннели сформированы путём затвердевания потоков расплавленной породы, где в центре застыла лава. Данные процессы происходили в период вулканической активности на Луне. Подтверждением данной теории является наличие извилистых борозд на поверхности спутника.
Подобные тоннели могут послужить для колонизации, благодаря защите от солнечной радиации и замкнутости пространства, в котором проще поддерживать условия жизнеобеспечения.
Похожие отверстия имеются и на Марсе.
Сейсмология
Оставленные на Луне экспедициями «Аполлон-12», «Аполлон-14», «Аполлон-15» и «Аполлон-16» четыре сейсмографа показали наличие сейсмической активности. Исходя из последних расчетов учёных, лунное ядро состоит главным образом из раскалённого железа. Из-за отсутствия воды колебания лунной поверхности продолжительны по времени, могут длиться более часа.
Лунотрясения можно разделить на четыре группы:
приливные, случаются дважды в месяц, вызваны воздействием приливных сил Солнца и Земли;
тектонические - нерегулярные, вызваны подвижками в грунте Луны;
метеоритные - из-за падения ;
термальные - их причиной служит резкий нагрев лунной поверхности с восходом Солнца.
Наибольшую опасность для возможных обитаемых станций представляют тектонические лунотрясения. Сейсмографами НАСА за 5 лет исследований было зарегистрировано 28 подобных лунотрясений. Некоторые из них достигают 5,5 баллов по шкале Рихтера и длятся более 10 минут. Для сравнения на Земле подобные землетрясения длятся не более двух минут.
Вода на Луне
Впервые сведения об обнаружении воды на Луне были опубликованы в 1978 году советскими исследователями в журнале «Геохимия». Факт был установлен в результате анализа образцов, доставленных «Луна-24» в 1976 году. Процент найденной в образце воды составил 0,1.
В июле 2008 года группа американских геологов из Института Карнеги и Университета Брауна обнаружила в образцах грунта Луны следы воды, в большом количестве выделявшейся из недр спутника на ранних этапах его существования. Позднее бо́льшая часть этой воды испарилась в космос.
Российские учёные, с помощью созданного ими прибора LEND, установленного на зонде LRO, выявили участки Луны, наиболее богатые водородом. На основании этих данных НАСА выбрало место для проведения бомбардировки Луны зондом LCROSS. После проведения эксперимента, 13 ноября 2009 года НАСА сообщило об обнаружении в кратере Кабеус в районе южного полюса воды в виде льда.
Согласно данным, переданным радаром Mini-SAR, установленном на индийском лунном аппарате Чандраян-1, всего в регионе северного полюса обнаружено не менее 600 млн. тонн воды, большая часть которой находится в виде ледяных глыб, покоящихся на дне лунных кратеров. Всего вода была обнаружена в более чем 40 кратерах, диаметр которых варьирует от 2 до 15 км. Сейчас у учёных уже нет никаких сомнений в том, что найденный лёд - это именно водный лёд.
Химия лунных пород
Карта концентрации тория на поверхности Луны согласно данным Lunar Prospector.
Состав лунного грунта существенно отличается в морских и материковых районах Луны. Лунные породы обеднены железом, водой и летучими компонентами.
Масса Земли равна 6-10 2 4 кг, ее средняя плотность 5,52 г/см 3 . Масса Земли обусловливает определенное напряжение гравитационного поля, которое влияет на жизнь Земли как планеты и на ее географическую оболочку. Гравитационное поле Земли является главной причиной, определяющей ее фигуру, строение, наличие и толщину земной атмосферы, высоту гор и глубину впадин, скорость движения воды, воздуха, перемещения рыхлых горных пород, характер залегания полезных ископаемых, развитие органической жизни и т. д. влияет также на величину первой и второй космической скоростей, на форму орбит искусственных ов Земли, на величину приливов и отливов. Для жизни Земли большое значение имеет взаимодействие гравитационного поля Земли с гравитационными полями Луны, а, планет и Галактики в целом. Такие взаимодействия не ограничиваются только движениями Земли в мировом пространстве, но имеют более глубокие не вполне еще ясные влияния на геологическую историю и географические процессы.
Напряженность гравитационного поля измеряется ускорением силы тяжести, которая является равнодействующей между силой притяжения Земли и центробежной силой вращения Земли вокруг оси. Среднее ускорение силы тяжести на уровне моря равно 981 см/сек 2 . В связи с вращением Земли и ее сфероидальностью ускорение силы тяжести уменьшается от а к у. На е оно равно на е 978 см/сек 2 . На основании закона всемирного тяготения сила тяжести с высотой (с удалением от центра тяготения) уменьшается. С глубиной она сначала увеличивается до 1037 см/сек 2 у границы ядра, а затем уменьшается до нуля в центре Земли.
Ввиду того, что верхние слои Земли сложены породами, имеющими разную плотность, распределение силы тяжести по земной поверхности отклоняется от теоретически вычисленных значений. Над участками, сложенными более плотными породами, ее значение увеличивается, а над менее плотными породами уменьшается по сравнению со значением для однородного строения Земли. Отклонения силы тяжести от теоретических значений - аномалии силы тяжести - выявляются при гравиметрической съемке. Сущность гравиметрической съемки состоит в том, что определяют значение ускорения силы тяжести в избранных точках земной поверхности приборами гравиметрами, действующими по принципу пружинных весов.
Кроме частных аномалий силы тяжести, наблюдающихся в ограниченных районах, существуют аномалии, отражающие различное строение и мощность земной коры. Эти аномалии связаны с принципом равновесия, или изостазией. В распределении масс земной коры существует равновесие, при котором избытку массы у поверхности соответствует ее недостаток на глубине и наоборот. Перемещение масс с суши на океан, с гор на низменности в результате процесса разрушения пород должно вызывать поднятие облегченных участков коры и прогиб участков, получивших добавочную нагрузку. Это, вероятно, приводило к обратному движению вещества под корой. Так как такое компенсационное подкорковое течение запаздывает, то поэтому океаны имеют, как правило, положительные аномалии силы тяжести, материки - отрицательные. Быстрые поднятия и опускания участков земной коры, вызванные так называемыми тектоническими причинами, нарушают изостазию и также приводят к аномалии силы тяжести.
Гравитационное поле Земли является первопричиной круговорота вещества в литосфере, атмосфере и гидросфере.
Эта карта показывает гравитационное поле Луны, измеренное миссией NASA GRAIL. Предоставлено: NASA/ARC/MIT.
Первые научные результаты от близнецов лунных орбитальных аппаратов GRAIL предоставляют невероятные подробности внутренней части Луны и карту гравитационного поля в самом высоком разрешении любого астрономического тела, включая Землю.
Данные Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) показывает древние внутренние структуры, которые ранее были неизвестны, предоставляет подробности, которые на пять порядков величины лучше, чем в предыдущих исследованиях , и доставляет беспрецедентную информацию о поверхности Луны и гравитационном поле.
Инструменты на космическом корабле GRAIL могут зондировать внутри планеты. Невероятные видео показывают изобилие подробностей, которые, как сообщила команда, они только начинают изучать.
Вычитание гравитации из особенностей поверхности обеспечивает то, что называется гравитационной картой Буге. То, что остается - это вид массовых аномалий внутри Луны из-за либо изменения в толщине коры, либо плотности мантии. На видео выше заметные круглые области (в красном цвете) указывают на хорошо известные концентрации массы или "масконы", но многие подобные новооткрытые особенности на дальней стороне Луны также видны.
"98% местной гравитации связано с топографией, в то время как 2% - это другие гравитационные особенности", сказал Zuber. "Вы можете видеть "бычьи глаза" лунных масконов, но иначе вы увидите гладкую внутреннюю поверхность. Это может произойти только, если удары в раннюю Луну разрушили внутреннюю поверхность".
Эти карты Луны показывают гравитационные аномалии Буге, измеренные миссией NASA GRAIL. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/CSM.
Гравитационная карта Буге также показала доказательство древней вулканической активности под поверхностью Луны и странные линейные гравитационные аномалии.
"В градиентах гравитационной карты Буге видны особенности, которые мы не ожидали", сообщил Jeff Andrews-Hanna, со-исследователь GRAIL. "Мы идентифицировали большую популяцию линейных гравитационных аномалий. Мы не видим какого-либо их выражения на топографических картах, так что мы выводим, что это древние внутренние структуры".
Линейная гравитационная аномалия, пересекающая бассейн Crisium на левой стороне Луны, была раскрыта миссией NASA GRAIL. Данные гравитационного градиента GRAIL показаны слева, с местоположением указанной аномалии. Красный и синий соответствуют более сильным гравитационным градиентам. Данные топографии над тем же самым регионом от Лазерного Высотомера (Lunar Orbiter Laser Altimeter) орбитального аппарата (Lunar Reconnaissance Orbiter) показаны справа; эти данные не показывают никаких признаков гравитационной аномалии. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/CSM.
Например, эта фотография Crisium Basin, который образует один из глаз "человека на луне", гравитационные карты показывают линейную особенность, пересекающую бассейн, в то время как топографические карты не показывают таких коррелирующих особенностей. "Это говорит нам гравитационную аномалию, образованную перед ударами", сообщил Andrews-Hanna.
Эти карты ближней и дальней стороны Луны показывают гравитационные градиенты, измеренные миссией NASA GRAIL, выдвигая на первый план популяцию линейных гравитационных аномалий. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/CSM.
Дополнительные данные показывают, что внутренняя кора Луны почти совершенно распылена.
Другие данные демонстрируют, что кора Луны тоньше, чем ранее думали.
"Используя гравитационные данные GRAIL, мы обнаружили, что средняя толщина коры 32-34 км, что на 10 км меньше предыдущих исследований", сообщил Mark Wieczorek, со-исследователь GRAIL. "Мы обнаружили, что большая часть алюминия на Луне - почти такая же как на Земле. Это связано с недавней гипотезой, что Луна получилась из вещества с Земли, когда она образовывалась во время гигантского удара".
Миссия НАСА GRAIL сняла видео во время своего полета над бассейном Mare Orientale на Луне. Видео было получено с помощью MoonKAM на борту космического корабля GRAIL’s Ebb 7-8 апреля 2012. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Sally Ride Science.
Во время основной миссии два космических корабля GRAIL были на орбите 55 км над поверхностью Луны. Эта близкая дистанция была, потому что GRAIL производит самые лучшие данные гравитационного поля для любой планеты, включая Землю.
"GRACE все еще собирает данные , но так как , GRACE должен находится на орбите высотой 500 км", сообщил Zuber. "Ничто не сравнится с низкой орбитой".
Zuber сообщил, что команда GRAIL научилась от GRACE и смогла сделать "кое-какие разумные улучшения". Они также предположили, что эта технология должна использоваться для каждого планетарного тела в солнечной системе, и бросили соблазнительную идею: "Визуализировать, нанести на карту течения под ".
GRAIL заканчивает основную научную миссию в мае 2013 и в настоящее время работает в расширенной миссии, где высота космического корабля была снижена до 23 км над поверхностью. "Мы открываем окно в терминах геофизики, и поэтому вы услышите результаты от нового набора данных скоро", сообщил Sami Asmar, член команды GRAIL.
На конференции Астрономического Геофизического Союза Zuber рассказал, что 6 декабря 2012 команда будет снижать космический корабль до 11 км над лунной поверхностью.
Художественная концепция миссии GRAIL, с двумя космическими кораблями в тандеме на орбите вокруг луны для измерения гравитационного поля с беспрецедентными подробностями. Предоставлено: NASA/JPL.
Расширенная миссия закончится скоро, в середине декабря, и вскоре после этого два космических корабля будут разрушены преднамеренно о лунную поверхность. Команда сообщила, что они все еще формулируют идеи для сценария удара, и смотрят на возможность нацеливания ударов, так как они находятся внутри поля зрения инструментов на .
Загрузка...
