GRAIL数据有助于解决月球表面不均匀引力的奥秘

使用这种精确的编队飞行技术，双GRAIL航天器将绘制月球的重力场，如该画家的渲染图所示。在两个航天器之间传播的无线电信号为科学家提供了所需的精确测量值，以及当航天器位于月球远端时（从地球上看不到的）时不会中断的信息流。结果应该是有史以来最精确的月球重力图。该任务还将回答有关地球月球的长期问题，包括可能的内核的大小，它应使科学家更好地了解地球和太阳系中其他岩石行星的形成方式。GRAIL是NASA探索计划的一部分。图片来源：NASA / JPL-加州理工学院

通过将GRAIL重力数据与大型小行星撞击的计算机模型以及有关撞击坑的地质演化的已知细节相结合，科学家得以发现月球表面不均匀引力的起源。

美国加利福尼亚州帕萨迪纳市-美国宇航局重力恢复和内部实验室（GRAIL）的任务发现了使月球引力不均匀的巨大无形区域的起源，这种现象会影响绕月轨道飞行器的运行。

由于GRAIL的发现，未来执行其他天体飞行任务的航天器可以更精确地导航。

GRAIL的双星飞船以前所未有的细节研究了月球的内部结构和构成，历时9个月。他们指出了大的密集区域的位置，这些区域称为质量集中或质量块，其特征是强烈的引力。Mascons潜伏在月球表面下方，普通的光学相机无法看到它们。

GRAIL科学家通过将GRAIL的重力数据与大型小行星撞击的复杂计算机模型以及有关撞击坑的地质演化的已知详细信息相结合，发现了质量共生体。研究结果发表在5月30日的《科学》杂志上。

印第安纳州西拉斐特市普渡大学GRAIL联合研究员杰伊·梅洛什（Jay Melosh）表示：“ GRAIL数据证实，当大型小行星或彗星撞击古代月球时，其内部温度比现在高得多，因此产生了月球mascons。”该论文的主要作者。“我们相信GRAIL的数据显示了月球的轻壳和致密的地幔如何与大冲击的冲击相结合，从而形成了我们认为是大质量的异常密度异常模式。”

自1968年，美国加利福尼亚州帕萨迪纳市NASA喷气推进实验室的一个团队发现了月球气团以来，它就一直是行星科学中的一个谜。研究人员通常都同意，数十亿年前的古代影响造成了mascons。直到现在还不清楚熔岩填充火山口或富含铁的地幔上升到地壳所导致的多少看不见的过剩质量。

在月球的引力场地图上，一个目标图标出现了一个mascon。靶心有重力盈余。它被一个有重力缺陷的环包围。一个具有重力余量的环围绕着靶心和内环。这种模式是撞击后火山口开挖，坍塌和冷却的自然结果。mascon靶心的密度和引力的增加是由于长期以来受到小行星撞击的热量融化的月球物质造成的。

梅洛什说：“了解mascon意味着我们终于开始了解大撞击的地质后果。”“我们的星球在遥远的过去曾遭受过类似的影响，对质量的认识可以使我们对古代地球有更多的了解，也许还可以使我们了解板块构造是如何开始的以及产生第一批矿床的原因。”

人们对月球mascons的这种新认识也有望影响到远远超过地球和我们最近的天体邻居的行星地质知识。

剑桥大学麻省理工学院的GRAIL首席研究员玛丽亚·祖伯（Maria Zuber）说：“与火星和水星撞击盆地有关的Mascons也已被发现。”“了解它们在月球上的作用，可以告诉我们最大的影响如何改变了早期的行星地壳。”

该探测器于2011年9月作为GRAIL A和GRAIL B发射，更名为Ebb and Flow，在月球两极附近的近圆形轨道上运行，高度约34英里（55公里），直到2012年12月任务结束。孪生探测器之间的距离略有变化，因为它们飞过由可见特征（例如山脉和陨石坑）以及隐藏在月球表面下方的质量引起的重力越来越大的区域。

JPL是位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院的统称，为美国国家航空航天局（NASA）在华盛顿的科学任务部管理GRAIL。该任务是“发现计划”的一部分，该计划由位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心负责。美国宇航局的戈达德太空飞行中心位于马里兰州格林贝尔特，负责管理“月球”侦察飞行器。太空飞船的激光高度仪的运行由这项研究提供了支持数据，由剑桥麻省理工学院领导。丹佛的洛克希德·马丁太空系统公司制造了GRAIL。

有关GRAIL的更多信息，请访问http://www.nasa.gov/grail和http://grail.nasa.gov。

出版物：H. J. Melosh等人，“月球Mascon盆地的起源”，《科学》，2013年； DOI：10.1126 / science.1235768

图像：NASA / JPL-加州理工学院