Los Mascones o anomalías gravitacionales de la Luna

Las concentraciones de masa de la luna

La Luna es el único cuerpo celeste en el que se ha ido el hombre, y sin embargo no es tan amable como usted podría pensar. No hay absolutamente ningún aire, por lo que se necesita una combinación presurizada, el más mínimo defecto del traje espacial expone a los astronautas al vacío mortal. Es también un mundo de silencio, el sonido no puede ser transportado a menos que utilicemos transmisores de radio y auriculares. Como no hay atmósfera, la luz del Sol no es filtrada y entonces el cielo es siempre de color negro. Además no hay color, el paisaje es triste, es el mismo en todas partes, en un tono más o menos monótono gris. Las temperaturas son extremadamente inhóspitas, la transición del calor al frío es especialmente brutal, 132 ° C durante el día a -151 ° C en la noche. Y por último, la ausencia de un campo magnético deja pasar la radiación solar mortal. Muchos meteoritos chocan con la superficie lunar a gran velocidad sin ser frenados, desde 4 billones de años, rocían la roca de la luna y crean por las todas partes una capa de polvo fino, el regolito. El polvo es tan fino que representa un peligro, se pega en las combinaciones de instrumentos y sería un gran problema si tuviéramos que vivir en la Luna. La Luna, al igual que todos los cuerpos celestes, no es un objeto perfectamente esférica y su estructura interna no está formada por capas homogéneas de igual espesor. Como en la Tierra, la gravedad varía según el lugar donde se mide. Midiendo las variaciones de la gravedad alrededor de la Luna, podemos determinar las variaciones de densidad y derivar su estructura interna.

N.B.: El regolito significa la capa de polvo producido por el impacto de meteoritos en la superficie de un planeta o un satélite sin atmósfera.

Anomalías gravitacionales de la Luna se explican por las concentraciones de masas enormes llamadas "mascons". Los mascons se distribuyen irregularmente en el sótano, especialmente en los mares lunares. Estos aumentos locales de la densidad o mascons, descubiertas en 1970, alteran las trayectorias de las sondas en órbita alrededor de la Luna. Ambas sondas GRAIL han compartido la misma órbita, separados unos de otros por una distancia determinada por la medición científica, de acuerdo a sus necesidades. Esta distancia una vez determinada (entre 75 y 225 km) depende del campo gravitacional. Midiendo continuamente la distancia entre las dos sondas se determina con altas precisión las irregularidades del campo gravitatorio lunar. Con esta medida de la densidad, el espesor medio de la corteza lunar se ha estimado entre 34 y 43 Km, más fina de 10 a 20 km con a lo que se esperaba. Esta característica muestra que la composición de la luna se asemeja a la Tierra. Y la hipótesis más aceptada para la formación de la Luna, la de un impacto gigante entre la joven Tierra y un objeto del tamaño de Marte, se fortalece. Este episodio fecha de 4,2 billones de años, en 2009, es la edad que un equipo de investigadores ha dado a la Luna.

N.B.: En general, la palabra "mascon" se puede utilizar como un sustantivo para referirse a la distribución excesiva de masa sobre o bajo la superficie de un planeta. Ejemplos de cuencas mascones en la Luna son las cuencas de impacto Mare Imbrium, Mare Serenitatis, Mare Crisium y Mare Orientale, que tienen importantes depresiones topográficas y anomalías gravitatorias positivas. Ejemplos de cuencas en Marte son cuencas mascones Argyre Planitia, Isidis Planitia y Utopia Planitia.

Imagen: Cartografía lunar, este gráfico muestra la densidad aparente de las montañas lunares, generada a partir de los datos gravimétricos de la misión GRAIL y datos topográficos de Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA. El color red corresponde a las densidades más altas que la media y el azul corresponde a las más bajas que la densidad media, el blanco denota regiones que no han sido analizados. La densidad aparente media es de 2550 kg por metro cúbico. Los símbolos en negro corresponden a las principales cuencas de impacto. La más grande cuenca en el hemisferio del lado oscuro de la luna, la cuenca Polo Sur-Aitken, tiene una densidad superior a la media que refleja su composición rica en hierro. Cada imagen cubre 75 por ciento de la superficie lunar. Crédito de la Imagen: NASA / JPL-Caltech / IPGP

El misterio de las anomalías gravitatorias

El GRAIL misión de la NASA ha descubierto el origen de las regiones invisibles que explica las anomalías gravitacionales de la luna. Las concentraciones de masas desiguales afectan a las operaciones de la nave espacial lunar navegando en órbita alrededor de la Luna. Las conclusiones de GRAIL permitiran en el futuro a la misión satelital para navegar con mayor precisión. Los satélites gemelos GRAIL estudian la estructura interna y la composición de la Luna con detalles sin precedentes, desde agosto de 2012. Se identificaron los lugares de grandes regiones densas llamadas concentraciones de masas o mascones, que se caracterizan por una fuerza gravitacional más fuerte. Los mascones se ocultan bajo la superficie lunar y no pueden ser vistos por las cámaras ópticas normales. Los científicos descubrieron los mascons, combinando datos gravimétricos de la misión GRAIL con complejos modelos informáticos sobre los grandes impactos de asteroides y los detalles conocidos sobre la evolución geológica de los cráteres de impacto. Los resultados se publican en el 30 de mayo 2013 edición de la revista Science.
« Los datos confirman que los mascones lunar se crean cuando los asteroides o cometas golpean la vieja Luna, cuando el interior era mucho más cálido que hoy », dijo Jay Melosh, un co-investigador GRAIL en la Universidad Purdue en West Lafayette, Indiana, y autor principal del artículo. El origen de los mascones lunares es un misterio de la ciencia planetaria, desde su descubrimiento en 1968 por un equipo del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadena, California.

El modelo muestra que el excedente gravitatorio es una consecuencia natural del choque que produce cráter de la excavación, el colapso y enfriamiento debido al impacto. El aumento en la densidad y por lo tanto la gravedad en el centro del mascon es causado por el material lunar fundido por el calor de un impacto de asteroide, hace mucho tiempo. Nuestro planeta ha sufrido impactos similares en el pasado distante, y la comprensión de los mascones puede aprendemos más acerca de la antigua Tierra, tal vez como la tectónica de placas comenzó y lo que creó el primer mineral. Las sondas GRAIL A y GRAIL B, rebautizadas Ebb and Flow, se lanzaron el 10 de septiembre de 2011. Se analizaron en la misma órbita casi circular cerca de los polos de la Luna a una altitud de unos 55 km, la superficie lunar hasta el final de su misión. Impulsadas por los equipos de la NASA, las sondas han estrellado en la Luna, cerca del cráter Goldschmidt, el 17 de diciembre de 2012. No había ninguna imagen del impacto debido a que la zona de impacto se encuentra en una zona oscura. La distancia entre las dos naves gemelas ha cambiado durante su misión, porque sobrevolaron las zonas de gravedad mayor o menor grandes, causadas por las características visibles tales como las montañas y los cráteres y las concentraciones de masas ocultas en la superficie lunar.

Imagen: Las doble sondas espaciales Ebb and Flow de la misión GRAIL (Gravity Recovery And Interior Laboratory). Los principales objetivos de la misión fueron conocer la estructura interna de la Luna desde el corazón hacia la corteza, y obtener un conocimiento detallado de la evolución térmica de la Luna. Ebb and Flow tomaron más de 115 000 fotografías de la luna y recogieron una gran cantidad de datos en su campo gravitatorio. Estos datos alimentarán a los científicos durante muchos años. Crédito de la Imagen: NASA / JPL-Caltech / MIT

Mare Orientale

Este enorme cráter dibujado sobre la superficie de la luna se llama Mare Orientale es una de las cuencas más impresionante de cráter lunar, con su gran dimension. Se encuentra en el extremo oeste del lado visible, por consiguiente es difícil de ver la desde la Tierra. Este mosaico de imágenes de la estructura anillada de la gran cuenca de impacto lunar revela detalles sorprendentes. Este mosaico se compone de imágenes tomadas por la cámara gran angular de la sonda lunar LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter). Estas imágenes no se solapan completamente, lo que explica las líneas negras visibles principalmente en el lado derecho de la imagen. Parcialmente sumergida por flujos de lava, Mare Orientale tiene más de 3 mil millones de años y mide a unos 950 km de diámetro. Su formación se debe a la caída de un gran asteroide que se agitaba la corteza lunar concéntricamente como una piedra que cae en el agua. Aunque la Luna es estéril y desprovista de atmósfera, estas áreas oscuras en la superficie de la Luna fueron llamadas mare, es decir, "mar" en latín. Los primeros astrónomos creían que estas regiones podrían de hecho ser grandes extensiones de agua.

Plutarco (46-125) piensa que la luna era una tierra celestial, y las áreas oscuras y regulares fueron llanuras llenas de agua, llamada María (palabra latina que significa plural mares). Tierras Altas con color claro, fueron bautizadas, Terrae.

Imagen: mosaico de imágenes de la estructura anillada de gran cuenca de impacto lunar de Mare Orientale. Crédito: NASA / GSFC / Arizona State Univ. / Lunar Reconnaissance Orbiter