月の重力場を綿密にマッピングした一対の宇宙船は、なぜ月が重力によってこれほどゴツゴツしているのかという長年の謎を天文学者が解決するのに役立った。
科学者のチームは、によって収集されたデータを使用しました。NASAの双子のグレイル探査機2012年12月に月面に衝突し、1年間にわたる重力マッピングの任務を終了した。その目的は、月の表面の下に隠された質量の奇妙な集中に関する新たな詳細を収集することだった。マスコン（質量集中の略）と呼ばれるこれらの地質構造は、月の重力場を変化させるほど高密度であり、摂動を引き起こして、宇宙船を月の周りの軌道の下方に引っ張ったり、コースから大きく外したりする可能性があります。
マスコンは、NASA 当局が計画を立てていた 1960 年代に発見されました。アポロ月ミッションしかし、これらの重力異常の原因は不明であると、インディアナ州ウェストラファイエットにあるパーデュー大学の地球物理学者であり、本日サイエンス誌オンライン版に掲載された新しい研究の筆頭著者であるジェイ・メロシュ氏は述べた。
「マスコンは、最初に発見されたとき、航行上の危険にすぎませんでした」とメロシュ氏は SPACE.com に語った。 「それらはアポロ計画立案者にとって本当に頭の痛い問題でした。海のサンゴ礁と同じで、それらは避けて計画すべきものでした。」
月の重力場のマッピングにより、グレイル探査機は月のマスコンの位置を明らかにし、月の内部構造の前例のないビューを提供しました。これにより、科学者たちは 2 つの盆地 (1 つは月の表側に、もう 1 つは月の裏側) を研究できるようになりました。月の裏側—マスコンがどのように形成されるかについての洗練されたコンピューターモデルを開発する。
小惑星の衝突
数十億年前、大規模な月に衝突した小惑星薄い月の地殻の下にあるマントル物質に達する深いクレーターが残されました。これまで解明されていなかったのは、これらの大きな衝突地点がどのようにして非常に高密度の物質を支えることができるのか、そしてこれらの盆地の重力場がどのようにしてそのような不均衡に陥り得るのかである、とメロシュ氏は述べた。
「当初、マスコン問題には簡単な解決策があるように思えた」と、研究共著者でコロラド州ゴールデンにあるコロラド鉱山学校地球物理学科助教授のジェフ・アンドリュース・ハンナ氏は語る。の側面月部分的に古代の高密度の溶岩流で埋められており、これが質量過剰と正の重力異常を説明できると考えられます。
「しかし、いくつかの盆地では、観察された溶岩流が薄すぎて質量過剰を説明できないことがすぐに明らかになりました。」とアンドリュース・ハンナ氏はSPACE.comに語った。「いくつかの盆地では、マスコンが見られたものの、溶岩の充填がまったくなかったものも見つかった。」
研究者らは、古代の小惑星の衝突により月に大きなクレーターが掘られ、周囲の月の物質や月のマントルの岩石が溶けて内側に崩壊したと断定した。研究者らによると、この融解によって物質の密度が高まり、濃縮されたという。
「熱い物質が冷えて表面が冷えると強度が増し、月のマントルからの超高密度物質の荷重を支えることができる」とメロシュ氏は説明した。
強力な月の地殻も衝突穴に滑り落ち、最終的に盆地の上に湾曲しているが硬い障壁を形成し、高密度の物質を押し下げます。
新しいモデルの構築
メロシュと彼の同僚は、月の質量分布に関するデータを使用して、数十億年前の月の地殻とマントルがどのように振る舞ったかをコンピューターでシミュレーションしました。これらのモデルは、研究者らに、巨大な小惑星の衝突の余波で月のマスコンがどのように形成されたかを垣間見ることができた。
新しい研究の結果は、月のダイナミックな進化メリーランド大学カレッジパーク校地質学科の准教授で、この発見についてコメントしたサイエンス誌の論説著者ローラン・モンテシ氏はこう述べた。
「これのすごいところは、どのような条件がマスコンの有無につながるのかを正確に調査できることだ」とモンテシ氏は語った。 「月の内部についてある程度わかったので、このモデルを微調整して他の惑星のマスコンや熱状態を研究できるようになります。」
マスコンはに存在することが知られています火星地球にはありませんでしたが、小惑星の衝突とその後のクレーターが地球のマントルから物質をかき混ぜるほど大きくなかったからです。それでも、マスコンの形成を理解することで、天文学者は、大きな衝突が惑星や衛星の地質にどのような影響を与える可能性があるかをより確実に理解できるようになります。
「古代の月は現在よりもはるかに熱く、地殻は私たちが思っていたよりも薄かったに違いないことがわかっています」とメロシュ氏は語った。 「私たちは初めて、残された盆地とその地域の重力の痕跡を観察することによって、どのくらいの大きさの小惑星が月に衝突したのかを知ることができるようになりました。私たちは今、激しい小惑星の衝突と古代の地球がどうなるかをより詳しく理解するためのツールを手に入れました。」直面したことがある。」