El mapa gravimétrico de la Luna obtenido por GRAIL

Dibujo20121206 GRAIL spacecraft - fine points of lunar gravity

La misión GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) de la NASA son dos satélites gemelos que orbitan la Luna estudiando las variaciones de su campo gravitatorio con una precisión sin precedentes. La técnica usada por GRAIL es una copia de la usada por la misión GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), aún en órbita a la Tierra, pero gracias a la ausencia de atmósfera en la Luna se utiliza una órbita a una altitud muy baja, solo 55 km, logrando una resolución de solo 13 km (por cierto, este verano se redujo la altura a solo 22 km para mejorar la resolución, ahora están a unos 11 km y esta navidades acabarán sus días impactando en la superficie). Gracias al mapa del campo gravitatorio se logra explorar el interior de la Luna desde la corteza hasta el manto, revelando interesantes detalles de su historia pasada. La geofísica que dirige la misión, Maria T. Zuber (Massachusetts Institute of Technology, MIT, Cambridge) y su equipo han encontrado una serie de fracturas de unos cientos de kilómetros de largo (ocultas por la superficie y que no son el resultado de impactos); estas fracturas apoyan la hipótesis de que la Luna se formó tras un gran impacto de un planeta contra la Tierra. Nos lo cuenta Richard A. Kerr, “Peering Inside the Moon to Read Its Earliest History,” Science 338: 1272, 7 Dec 2012, haciéndose eco de los artículos técnicos de Maria T. Zuber et al., “Gravity Field of the Moon from the Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) Mission,” Science Express, AOP 5 Dec 2012; Mark A. Wieczorek et al., “The Crust of the Moon as Seen by GRAIL,” Science Express, AOP 5 Dec 2012; y Jeffrey C. Andrews-Hanna et al., “Ancient Igneous Intrusions and Early Expansion of the Moon Revealed by GRAIL Gravity Gradiometry,” Science Express, AOP 5 Dec 2012.

Dibujo20121206 GRAIL twin spacecrafts - lunar gravity

La misión GRAIL está formada por dos satélites gemelos, llamados Ebb (reflujo) y Flow (flujo), que orbitan la Luna separadas unos 200 km con un sistema de medida de su distancia de altísima precisión basado en el desplazamiento Doppler en señales de microondas intercambiadas entre ambos satélites y la Tierra; este sistema es capaz de obtener una variación en la distancia entre Ebb y Flow de solo unos 20-50 nanómetros por segundo (una precisión sin precedentes comparada con la de GRACE). Las variaciones del campo gravitatorio afectan de forma diferente a ambos satélites y se pueden reconstruir gracias a la media de su distancia mutua. Por cierto, para ello es necesario tener en cuenta las correcciones relativistas. El mapa gravimétrico primario (637 megabytes) se ha obtenido entre el 1 de marzo de 2012 y el 30 de mayo de 2012; la distancia entre las gemelas GRAIL se ha variado entre 82 y 218 km para lograr diferentes sensibilidades en longitudes de onda cortas y largas. El resultado final alcanza una precisión unas 5 veces mejor que la esperada inicialmente.

En general, el campo gravitatorio y la topografía superficial están bien correlacionadas para longitudes de onda corta, resolviendo con detalle todos los cráteres con un diámetro mayor de 30 km, aunque solo algunos con uno menor de 20 km. Esta correlación desaparece para longitudes de onda largas, que permiten observar el manto de la Luna y reconstruir su historia pasada. Los cráteres de impacto en la superficie han borrado gran parte del registro geológico lunar de los primeros ~700 millones de años, cuando el océano de magma lunar se solidificó, hace unos ~3800 millones de años. Sin embargo, aún quedan huellas en su manto.

La corteza de la Luna lleva siendo bombardeada de forma continua durante los últimos 4500 millones de años. La densidad media de la corteza calculada por GRAIL es de 2550 kg m−3, con variaciones locales de hasta ±250 kg m−3. Este valor es más bajo del que se había calculado con anterioridad, entre 2800 y 2900 kg m−3, aunque es próximo al observado en meteoritos lunares y rocas recolectadas por las misiones Apolo que contienen feldespatos, cuya densidad media es de 2580 ± 170 kg m−3. La corteza lunar también tiene un espesor menor del calculado con anterioridad, variando entre un máximo de unos 34 a 43 km, hasta un mínimo de unos 10 a 20 km. Esta estructura y el hecho de que la composición mineral de la Luna es muy parecida a la terrestre tienen a confirmar la teoría del origen terrestre de nuestro satélite natural.

Dibujo20121206 two prominent linear gravity anomalies

Se han observado 46 anomalías gravitatorias lineales (LGA), cuatro de ellas con una longitud mayor de 500 km (dos en la imagen de arriba y dos en la de abajo). Estas LGA no están correlacionadas con la topografía de la superficie, por lo que los autores del análisis creen que su formación se produjo en las primeras etapas de formación de la Luna, hace más de 3800 millones de años. El análisis de las anomalías lineales observadas requiere un uso intensivo de modelos numéricos y tendrá que esperar aún algunos años.

Dibujo20121206 another two prominent linear gravity anomalies

El manto de la Luna tiene una densidad media estimada de 3360 kg m−3, pero aún no se sabe si la Luna tiene un núcleo metálico, como la Tierra, y en su caso qué radio tiene. Se espera que el análisis de los datos gravimétricos obtenidos por GRAIL a 22 km y 11 km de altura, que se publicarán el próximo año, arrojará información que permitirá resolver esta cuestión. Habrá que estar atentos.

PS: El 17 de diciembre acabará la misión GRAIL y las sondas colisionarán contra la Luna. Más información “Final esperado para las sondas gemelas GRAIL,” Zemiorka, 14 Dic 2012.

3 Comentarios

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emulenewsemulenews

Macuto, las dos sondas GRAIL tienen una masa de unos 130 kg cada una y la Luna tiene una masa de más de 70 000 000 000 000 000 000 000 kg. ¿Tú qué crees?

macutomacuto

Si ya sé, pero como se acerca el 21 de Diciembre y anda la gente pendiente del calendario Maya, Jajaja, por si a las moscas. Gracias.

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