Sondas gemelas GRAIL: mapeando el interior oculto de la Luna

Sondas gemelas GRAIL en órbita lunar — Las dos sondas gemelas de la misión GRAIL orbitan la Luna manteniendo una distancia controlada para medir variaciones gravitacionales.
Fuente de la imagen: NASA/JPL (nueva ventana)

Una misión gemela para estudiar la gravedad lunar

La misión GRAIL (gravity Recovery and Interior Laboratory), lanzada en 2011 por la NASA (national Aeronautics and Space Administration), tenía como objetivo medir las variaciones del campo gravitatorio lunar con precisión sin precedentes. Las sondas idénticas, Ebb y Flow, se colocaron en órbitas polares casi circulares para detectar incluso las más pequeñas anomalías de densidad dentro de la Luna. Su funcionamiento se basó en la medición ultra precisa de la distancia entre ellas mediante un enlace de microondas sensible a variaciones del orden de un micrón.

Principio de la medición gravimétrica diferencial

Cuando una sonda pasa sobre una región lunar más densa, experimenta una atracción gravitatoria ligeramente mayor y acelera. Esta variación relativa modifica la distancia entre los dos satélites, medida continuamente por interferometría de microondas. Al correlacionar estos cambios de distancia con la posición orbital, los científicos reconstruyeron un mapa gravimétrico global de la Luna, revelando su estructura interna con resolución sin precedentes. El principio se basa en la relación \(\Delta g = \frac{GM}{r^2}\), donde \(\Delta g\) representa la variación local del campo gravitatorio.

Resultados y descubrimientos geofísicos

Los mapas obtenidos permitieron estimar el grosor de la corteza lunar entre 34 y 43 km, más delgado de lo previsto. También revelaron una red compleja de fracturas bajo los grandes cuencas de impacto, indicando una corteza rígida y fracturada. Estos datos proporcionaron información clave sobre la diferenciación del manto y la cristalización del magma lunar inicial, así como la evolución térmica del satélite desde su formación.

Tabla de parámetros orbitales principales

Parámetros orbitales y técnicos de la misión GRAIL
Parámetro	Valor	Unidad	Comentario
Altitud media	55	km	Órbitas casi circulares para resolución gravimétrica óptima
Distancia media entre sondas	200	km	Medida continuamente por microondas, sensible a <1 µm
Periodo orbital	113	minutos	Sincronización fina para detectar gradientes gravitacionales locales
Resolución gravimétrica	≈30	km	Límite espacial del mapa final producido por GRAIL
Duración de la misión científica	9	meses	De marzo a diciembre 2012, antes del impacto controlado en la Luna

Fuente: NASA - Resumen de la misión GRAIL (nueva ventana).

Legado científico

El principio de la medición gravimétrica diferencial se deriva directamente del proyecto GRACE (gravity Recovery and Climate Experiment), desarrollado a principios de los años 2000 por Byron Tapley (1936-) y colaboradores. Ambas misiones demostraron que la gravedad podía convertirse en una herramienta de sondeo interno planetario tan poderosa como la sismología.