GRAIL-Sonden erstellen genaueste Gravitationskarte des Mondes

Zwillingssonden der NASA, die den Erdmond umkreisen, haben die Gravitationsfeldkarte mit der höchsten Auflösung erstellt, die je von einem Himmelskörper gemacht wurde. Die neue Karte, erstellt von der Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) Mission, erlaubt Wissenschaftlern, mit beispielloser Genauigkeit etwas über die innere Struktur und die Zusammensetzung des Mondes zu erfahren. Daten der beiden waschmaschinengroßen Raumsonden werden auch ein besseres Wissen darüber bereitstellen, wie die Erde und andere Gesteinsplaneten im Sonnensystem entstanden und sich entwickelten.

Die Gravitationsfeldkarte offenbart eine Vielzahl von Strukturen, die nie zuvor detailliert beobachtet wurden, etwa tektonische Strukturen, vulkanische Landformen, Ringe von Einschlagbecken, Krater-Zentralberge und zahlreiche einfache, beckenförmige Krater. Die Daten zeigen außerdem, dass das Gravitationsfeld des Mondes nicht mit dem irgendeines terrestrischen Planeten in unserem Sonnensystem vergleichbar ist. Dies sind die ersten wissenschaftlichen Ergebnisse aus der Hauptphase der Mission und sie werden in drei Abhandlungen im Journal Science veröffentlicht.

“Was uns diese Karte mitteilt ist, dass das Gravitationsfeld des Mondes mehr von den oberflächennahen Bereichen abhängt als bei jedem anderen uns bekannten Himmelskörper”, sagte Maria Zuber vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, die leitende Wissenschaftlerin der GRAIL-Mission. “Wenn wir eine merkliche Veränderung in dem Gravitationsfeld sehen, können wir diese Veränderung mit Strukturen der Oberflächentopografie wie Kratern, Gräben oder Bergen synchronisieren.”

Laut Zuber bewahrt das Gravitationsfeld des Mondes die Aufzeichnungen des Einschlagbombardements, das alle terrestrischen, planetaren Körper charakterisiert und enthüllt Hinweise auf Brüche der inneren Struktur, die sich bis in die tiefe Kruste und möglicherweise bis in den Mantel erstrecken. Diese Einschlagaufzeichnungen wurden konserviert und jetzt auf dem Mond präzise gemessen.

Gravitationskarte des Mondes, basierend auf den Daten der GRAIL-Mission. (NASA / JPL-Caltech / MIT / GSFC)

Die Sonden offenbarten, dass die Lagerungsdichte der Kruste in den lunaren Hochländern erheblich geringer ist als allgemein vermutet. Diese geringe Lagerungsdichte der Kruste stimmt gut mit den Daten überein, die während der letzten Apollo-Mondmissionen in den frühen 1970er Jahren gesammelt wurden, was dafür spricht, dass die von den Astronauten zurückgebrachten lokalen Proben bezeichnend für globale Prozesse sind.

“Mit unserer neuen Bestimmung der Krusten-Lagerungsdichte sehen wir, dass die durchschnittliche Dicke der Mondkruste zwischen 34 und 43 Kilometer beträgt, was zehn bis 20 Kilometer dünner ist als bislang gedacht”, sagte Mark Wieczorek, Wissenschaftler des GRAIL-Teams am Institut de Physique du Globe de Paris. “Mit dieser Krustendicke ist die Zusammensetzung des Mondes größtenteils mit jener der Erde vergleichbar. Das unterstützt Modelle, in denen der Mond aus Erdmaterial besteht, das aufgrund eines gigantischen Einschlagereignisses in der Frühzeit des Sonnensystems wegkatapultiert wurde.”

Die Karte wurde erzeugt, indem die Sonden Radiosignale übertrugen, um die Distanz zwischen ihnen präzise zu messen, während sie den Mond in Formation umkreisen. Wenn sie Gebiete mit stärkerer und geringerer Gravitation überfliegen – hervorgerufen durch sichtbare Strukturen wie Berge und Krater, sowie Massen unter der Mondoberfläche -, verändert sich die Distanz zwischen den Sonden leicht.

“Wir verwendeten Gradienten des Gravitationsfeldes, um kleine und schmalere Strukturen hervorzuheben, die in vorherigen Datensätzen beobachtet werden konnten”, sagte Jeff Andrews-Hanna, ein Gastwissenschaftler der GRAIL-Mission von der Colorado School of Mines in Golden. “Diese Daten zeigten eine Ansammlung langer, gerader Gravitationsanomalien mit Längen von hunderten Kilometern, welche die Oberfläche durchkreuzen. Die linearen Gravitationsanomalien deuten auf das Vorhandensein von Dykes hin, das sind lange, dünne, vertikale Körper aus erstarrtem Magma unter der Oberfläche. Diese Dykes gehören zu den ältesten Strukturen auf dem Mond und sie zu verstehen, wird uns etwas über seine Frühgeschichte sagen.”

“Bouguer”-Gravitationskarte des Mondes, basierend auf Daten der GRAIL-Mission. (NASA / JPL-Caltech / MIT / GSFC)

Während die Ergebnisse der wissenschaftlichen Hauptmission gerade erst veröffentlicht werden, geht die Sammlung von Gravitationsdaten durch die die Mond-Zwillinge weiter. GRAILs erweiterte wissenschaftliche Missionsphase begann am 30. August 2012 und wird bis zum 17. Dezember 2012 andauern. Wenn das Ende der Mission näher rückt, werden die Sonden in geringeren Höhen über der Mondoberfläche arbeiten.

Als sie im September 2011 gestartet wurden, gab man den beiden Sonden die Namen GRAIL A und GRAIL B. Im Januar 2012 wurden sie von Schülern in Bozeman (Montana) im Rahmen eines nationalen Wettbewerbs in Ebb (Ebbe) und Flow (Flut) umbenannt. Ebb und Flow wurden am 31. Dezember 2011 beziehungsweise am 1. Januar 2012 in eine nahpolare, fast kreisförmige Umlaufbahn mit einer Höhe von etwa 55 Kilometern gebracht. (astropage.eu berichtete: Die erste der beiden GRAIL-Sonden tritt in den Mondorbit ein und Die GRAIL-Zwillingssonden der NASA sind im Mondorbit wieder vereint)

Das Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena (Kalifornien) leitet die Mission für das Science Mission Directorate in Washington. GRAIL ist Teil des Discovery-Programms, das vom Marshall Space Flight Center in Huntsville (Alabama) geleitet wird. Lockheed Martin Space Science Systems in Denver konstruierte die Sonden.

Quelle: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2012-385

(THK)