แผนที่นี้แสดงสนามแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ที่วัดโดยภารกิจ GRAIL ของนาซ่า เครดิตรูปภาพ: NASA / ARC / MIT
ผลทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกจากวงโคจร GRAIL คู่ดวงจันทร์ของนาซ่านั้นให้รายละเอียดที่น่าเหลือเชื่อเกี่ยวกับการตกแต่งภายในของดวงจันทร์และแผนที่แรงโน้มถ่วงความละเอียดสูงสุดของวัตถุบนท้องฟ้าใด ๆ รวมถึงโลก
ข้อมูล Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) แสดงโครงสร้างภายในโบราณที่ไม่เคยรู้จักมาก่อนให้รายละเอียดที่มีขนาดสูงสุดห้าออเดอร์ที่ดีกว่าการศึกษาก่อนหน้าของดวงจันทร์และให้ข้อมูลเกี่ยวกับพื้นผิวและแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์
ยานอวกาศแฝดชื่อเล่น Ebb และโฟลว์ส่งสัญญาณวิทยุไปยังกันและกันและการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในระยะห่างระหว่างทั้งสองขณะที่พวกมันโคจรรอบดวงจันทร์จะถูกวัดลงไปจนถึงการเปลี่ยนแปลงที่เล็กเพียง 50 นาโนเมตรต่อวินาที “ นั่นคือความเร็ว 1 / 20,000th ที่หอยทากเคลื่อนที่” มาเรียซูเบอร์นักวิจัยหลักของ GRAIL กล่าวในการประชุมสหภาพธรณีฟิสิกส์แห่งอเมริกาในวันนี้
แผนที่แรงโน้มถ่วงใหม่เผยให้เห็นคุณสมบัติมากมายเช่นโครงสร้างเปลือกโลกภูเขาไฟรูปทรงแหวนอ่างยอดเขากลางปล่องภูเขาไฟและหลุมอุกกาบาตรูปทรงเรียบง่ายจำนวนมาก ข้อมูลยังแสดงว่าสนามแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์นั้นแตกต่างจากดาวเคราะห์โลกในระบบสุริยะของเรา
เครื่องมือในยานอวกาศ GRAIL สามารถตรวจสอบภายในดาวเคราะห์ วิดีโอที่น่าเหลือเชื่อที่ปล่อยออกมาในวันนี้แสดงรายละเอียดมากมายที่ทีมบอกว่าพวกเขาเป็นเพียงการเริ่มศึกษา
การลบแรงโน้มถ่วงออกจากลักษณะพื้นผิวทำให้สิ่งที่เรียกว่าแผนที่แรงโน้มถ่วง Bouguer สิ่งที่เหลืออยู่คือมุมมองของความผิดปกติจำนวนมากภายในดวงจันทร์เนื่องจากความหนาของเปลือกโลกหรือความหนาแน่นของชั้นเปลือกโลก ในวิดีโอด้านบนเสียงสูงที่อยู่ใกล้กับวงกลมสูง (สีแดง) บ่งบอกถึงความเข้มข้นของมวลชนที่รู้จักกันดีหรือ 'มาสคอน' แต่ก็ยังสามารถมองเห็นคุณสมบัติที่อยู่ไกลออกไปที่คล้ายกันได้อีกมากมาย
“ เก้าสิบแปดเปอร์เซ็นต์ของแรงโน้มถ่วงในพื้นที่มีความสัมพันธ์กับภูมิประเทศในขณะที่ 2 เปอร์เซ็นต์เป็นคุณสมบัติความโน้มถ่วงอื่น ๆ ” Zuber กล่าว “ คุณสามารถเห็นดวงตาของวัวของพระจันทร์ แต่ไม่เช่นนั้นเราจะเห็นพื้นผิวด้านในเรียบ วิธีเดียวที่สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นคือถ้ากระทบกับดวงจันทร์ยุคแรกแตกผิวด้านใน”
แผนที่ดวงจันทร์เหล่านี้แสดงความผิดปกติแรงโน้มถ่วง“ Bouguer” ซึ่งวัดโดยภารกิจ GRAIL ของนาซ่า เครดิตรูปภาพ: NASA / JPL-Caltech / CSM
แผนที่แรงโน้มถ่วงของ Bougeur ยังเปิดเผยหลักฐานสำหรับกิจกรรมของภูเขาไฟโบราณใต้พื้นผิวของดวงจันทร์และความผิดปกติเชิงโน้มถ่วงเชิงเส้นที่แปลกประหลาด
“ ในการไล่ระดับสีของแผนที่แรงโน้มถ่วงของ Bouguer เห็นคุณลักษณะที่เราไม่คาดคิด” Jeff Andrews-Hanna ผู้ร่วมวิจัย GRAIL กล่าว “ เราระบุประชากรจำนวนมากที่มีความผิดปกติของความโน้มถ่วงเชิงเส้น เราไม่เห็นการแสดงออกของพวกเขาบนแผนที่ภูมิประเทศดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่าสิ่งเหล่านี้เป็นโครงสร้างภายในที่เก่าแก่”
ความผิดปกติของแรงโน้มถ่วงเชิงเส้นตัดผ่านลุ่มน้ำ Crisium ที่อยู่ใกล้ดวงจันทร์ได้รับการเปิดเผยโดยภารกิจ GRAIL ของนาซ่า ข้อมูลเกรเดียนต์ของแรงโน้มถ่วง GRAIL จะแสดงทางด้านซ้ายพร้อมตำแหน่งของความผิดปกติที่ระบุ สีแดงและสีน้ำเงินสอดคล้องกับการไล่ระดับสีแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่ง ข้อมูลภูมิประเทศในภูมิภาคเดียวกันจาก Lunar Reconnaissance Orbiter Lunar Orbiter Laser Altimeter แสดงที่ด้านขวา ข้อมูลเหล่านี้ไม่แสดงสัญญาณของความผิดปกติของแรงโน้มถ่วง เครดิต: NASA / JPL-Caltech / CSM
ตัวอย่างเช่นภาพของ Crisium Basin ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของ 'มนุษย์บนดวงจันทร์' แผนที่แรงโน้มถ่วงแสดงคุณลักษณะเชิงเส้นข้ามอ่างในขณะที่แผนที่ภูมิประเทศไม่แสดงคุณลักษณะที่สัมพันธ์กัน “ สิ่งนี้บอกเราถึงความผิดปกติของแรงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นก่อนผลกระทบ” แอนดรูว์ฮันนากล่าว
แผนที่เหล่านี้ที่อยู่ใกล้และไกลสุดของดวงจันทร์แสดงการไล่ระดับแรงโน้มถ่วงตามที่วัดโดยภารกิจ GRAIL ของนาซ่าโดยเน้นประชากรที่มีความผิดปกติของแรงโน้มถ่วงเชิงเส้น เครดิตรูปภาพ: NASA / JPL-Caltech / CSM
ข้อมูลเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าเปลือกชั้นในของดวงจันทร์มีการบดจนเกือบสมบูรณ์ อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในบทความที่สองของเราเกี่ยวกับผลลัพธ์ GRAIL ใหม่
ข้อมูลอื่น ๆ เปิดเผยว่าเปลือกโลกของดวงจันทร์นั้นบางกว่าที่เคยคิดไว้
“ การใช้ข้อมูลแรงโน้มถ่วงของ GRAIL เราพบว่าความหนาเฉลี่ยของเปลือกโลกอยู่ที่ 32-34 กิโลเมตรซึ่งน้อยกว่าการศึกษาก่อนหน้านี้ประมาณ 10 กม.” Mark Wieczorek ผู้ร่วมวิจัย GRAIL กล่าว “ เราพบว่าอลูมิเนียมจำนวนมากบนดวงจันทร์นั้นใกล้เคียงกับของโลก นี่สอดคล้องกับสมมติฐานล่าสุดที่ว่าดวงจันทร์นั้นได้มาจากวัสดุจากโลกเมื่อมันก่อตัวขึ้นในช่วงที่เกิดเหตุการณ์กระทบครั้งใหญ่”
ภารกิจ GRAIL ของนาซ่าถ่ายวิดีโอสะพานลอยเหนืออ่าง Mare Orientale ของดวงจันทร์ของโลก มันถูกรวบรวมโดย MoonKAM บนยาน Ebb ของ GRAIL ในวันที่ 7 และ 8 เมษายน 2555 เครดิตภาพยนตร์: NASA / JPL-Caltech / Sally Ride Science
ในระหว่างการปฏิบัติภารกิจสำคัญยานอวกาศ GRAIL ทั้งสองนั้นโคจรอยู่เหนือพื้นผิวดวงจันทร์เพียง 55 กม. ระยะใกล้นี้คือสาเหตุที่ GRAIL สร้างข้อมูลสนามแรงโน้มถ่วงที่ดีที่สุดสำหรับดาวเคราะห์ใด ๆ รวมถึงโลกด้วย
“ GRACE ยังคงเก็บรวบรวมข้อมูลที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับสนามแรงโน้มถ่วงของโลก แต่เนื่องจากโลกมีชั้นบรรยากาศ GRACE จึงต้องโคจรอยู่ที่ 500 กม.” Zuber กล่าว “ ไม่มีอะไรเต้นเลย”
Zuber กล่าวว่าทีม GRAIL ได้เรียนรู้จาก GRACE และสามารถทำการ“ ปรับปรุงอย่างรอบคอบ” เธอยังแนะนำให้ใช้เทคโนโลยีนี้กับร่างกายดาวเคราะห์ทุกดวงในระบบสุริยะและโยนความคิดที่น่าหลงใหล:“ ลองจินตนาการถึงการทำแผนที่การทำแผนที่ใต้พื้นผิวของยูโรปา” เธอกล่าว
GRAIL เสร็จสิ้นภารกิจวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานในเดือนพฤษภาคมและกำลังทำงานในภารกิจขยายที่ความสูงของยานอวกาศลดลงเหลือเพียง 23 กม. เหนือพื้นผิว “ เรากำลังเปิดหน้าต่างใหม่ของธรณีฟิสิกส์และคุณจะได้ยินผลลัพธ์จากชุดข้อมูลใหม่เร็ว ๆ นี้” Sami Asmar สมาชิกทีม GRAIL กล่าว
ในการประชุม AGU ต่อมาในวันนั้น Zuber เปิดเผยว่าในวันพรุ่งนี้ 6 ธันวาคม 2012 ทีมจะลดยานอวกาศ GRAIL ลงเหลือเพียง 11 กม. เหนือพื้นผิวดวงจันทร์
แนวคิดศิลปินของภารกิจ GRAIL ด้วยยานอวกาศสองคู่ในวงโคจรรอบดวงจันทร์เพื่อวัดสนามโน้มถ่วงในรายละเอียดอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน เครดิตรูปภาพ: NASA / JPL
ภารกิจขยายจะสิ้นสุดเร็ว ๆ นี้ในกลางเดือนธันวาคมและหลังจากนั้นยานอวกาศทั้งสองจะชนเข้ากับพื้นผิวดวงจันทร์โดยเจตนา ทีมงานกล่าวในวันนี้ว่าพวกเขายังคงวางแนวความคิดสำหรับสถานการณ์ผลกระทบและมองไปที่ความเป็นไปได้ของการเกิดปัญหาเพื่อให้พวกเขาอยู่ในมุมมองของเครื่องมือเกี่ยวกับยานสำรวจดวงจันทร์ของนาซ่า
