Массовая концентрация (астрономия) - Mass concentration (astronomy)

Топография (вверху) и соответствующий гравитационный сигнал (внизу) лунного Mare Smythii, содержащий значительный маскон.

В астрономии и астрофизике , А массовая концентрация (или Mascon ) является областью планеты или коры Луны , которая содержит большую положительную гравитационную аномалию . В общем, слово «маскон» может использоваться как существительное для обозначения избыточного распределения массы на поверхности или под поверхностью астрономического тела (по отношению к некоторому подходящему среднему значению), как это наблюдается на Гавайях на Земле. Тем не менее, этот термин чаще всего используется для описания геологической структуры, которая имеет положительную гравитационную аномалию, связанную с особенностью (например, депрессивным бассейном), которая в противном случае могла бы иметь отрицательную аномалию, такую ​​как «масконные бассейны» на Луне. .

Лунные маски

Луна - самое гравитационно «комковатое» крупное тело из всех известных в Солнечной системе. Его самые большие маски могут привести к тому, что отвес свисает примерно на треть градуса по вертикали, указывая на маскон, и увеличивает силу тяжести на полпроцента.

Типичными примерами масконных бассейнов на Луне являются импактные бассейны Imbrium , Serenitatis , Crisium и Orientale , каждый из которых демонстрирует значительные топографические депрессии и положительные гравитационные аномалии. Примеры бассейнов маскона на Марсе включают бассейны Аргир , Исидис и Утопия . Теоретические соображения подразумевают, что топографический минимум изостатического равновесия будет демонстрировать небольшую отрицательную гравитационную аномалию. Таким образом, положительные гравитационные аномалии, связанные с этими ударными бассейнами, указывают на то, что некая форма положительной аномалии плотности должна существовать в пределах коры или верхней мантии, которая в настоящее время поддерживается литосферой . Одна из возможностей состоит в том, что эти аномалии связаны с плотными морскими базальтовыми лавами , толщина которых может достигать 6 километров для Луны. Хотя эти лавы, безусловно, вносят свой вклад в наблюдаемые гравитационные аномалии, подъем границы раздела кора-мантия также необходим для объяснения их величины. Действительно, некоторые бассейны маскона на Луне, похоже, не связаны с какими-либо признаками вулканической активности. Теоретические соображения в любом случае показывают, что все лунные маски суперизостатичны (то есть поддерживаются выше своих изостатических положений). Огромные просторы морского базальтового вулканизма, связанные с Oceanus Procellarum , не обладают положительной гравитационной аномалией.

Происхождение лунных масконов

С момента их идентификации в 1968 году происхождение масконов под поверхностью Луны было предметом многочисленных споров, но теперь считается, что это результат удара астероидов во время поздней тяжелой бомбардировки .

Влияние лунных масконов на орбиты спутников

Лунные маски изменяют местную гравитацию над ними и вокруг них в достаточной степени, так что низкие и нескорректированные спутниковые орбиты вокруг Луны нестабильны во временном масштабе в месяцы или годы. Небольшие возмущения на орбитах накапливаются и в конечном итоге искажают орбиту настолько, что спутник ударяется о поверхность.

Из-за масконов Луна имеет только четыре зоны наклона « замороженной орбиты », в которых лунный спутник может оставаться на низкой орбите неопределенное время. Лунные субспутники были выпущены в ходе двух из трех последних пилотируемых полетов " Аполлона" на Луну в 1971 и 1972 годах; Подспутник PFS-2, выпущенный с « Аполлона-16», должен был оставаться на орбите в течение полутора лет, но продержался всего 35 дней до того, как упал на поверхность Луны. Только в 2001 году были нанесены на карту маски и обнаружены замороженные орбиты.

Луна-10 орбитального аппарат был первым объектом искусственного на орбиту Луны и возвращается отслеживание данных , указывающими , что лунное гравитационное поле вызвало больше , чем ожидались , из - за возмущения , предположительно до шероховатости «» лунного гравитационного поля. В масконах Лунных были обнаружены Полом М. Мюллером и Уильям Л. Sjogren из НАСА в Лаборатории реактивного движения (JPL) в 1968 году из нового аналитического метода , наносимого на высокоточные навигационные данные от беспилотных до Apollo Lunar Orbiter космических аппаратов. Это открытие обнаружило последовательную корреляцию 1: 1 между очень большими положительными аномалиями силы тяжести и депрессивными круглыми бассейнами на Луне. Этот факт налагает ключевые ограничения на модели, пытающиеся проследить историю геологического развития Луны и объяснить текущие внутренние структуры Луны.

В то время одним из наиболее приоритетных проектов НАСА " тигриная команда " было объяснить, почему космический аппарат Lunar Orbiter, использовавшийся для проверки точности навигации по проекту Аполлон, вызывал ошибки в прогнозируемом положении, в десять раз превышающие спецификацию миссии (2 километра вместо 200). метров). Это означало, что прогнозируемые районы приземления были в 100 раз больше, чем те, которые были тщательно определены из соображений безопасности. Эффекты лунной орбиты, в основном возникающие из-за сильных гравитационных возмущений масконов, в конечном итоге были выявлены как причина. Уильям Волленхаупт и Эмиль Шиссер из Центра пилотируемых космических аппаратов НАСА в Хьюстоне затем разработали "исправление", которое впервые было применено к Аполлону-12 и позволило ему приземлиться в пределах 163 м (535 футов) от цели, ранее приземливавшегося космического корабля Surveyor 3 .

Картография

В мае 2013 года было опубликовано исследование НАСА с результатами двух зондов GRAIL , которые картировали массовые концентрации на Луне Земли.

Китайская миссия Chang'e 5T1 также нанесла на карту масконы Луны.

Масконы Земли

Масконы на Земле часто измеряются с помощью спутниковой гравиметрии , такой как спутники GRACE .

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ричард Аллен. «Гравитационные ограничения (лекция 17)» (PDF) . Курс Беркли: Физика Земли и планетных недр . п. 9. Архивировано 28 декабря 2018 года из оригинального (PDF) . Проверено 25 декабря 2009 .
  2. ^ а б «Причудливые лунные орбиты» . НАСА Наука: Новости науки . НАСА. 2006-11-06 . Проверено 9 декабря 2012 .
  3. ^ Коноплив, А.С.; Asmar, SW; Carranza, E .; Sjogren, WL; Юань, DN (2001-03-01). «Последние модели гравитации в результате миссии исследователя Луны». Икар . 150 (1): 1–18. Bibcode : 2001Icar..150 .... 1K . DOI : 10.1006 / icar.2000.6573 . ISSN  0019-1035 .
  4. ^ «Команда решает происхождение загадки масконов Луны» . Phys.org .
  5. ^ «Луна 10 (НАСА)» . Архивировано из оригинала на 2012-02-18.
  6. ^ Пол Мюллер и Уильям Шегрен (1968). «Масконы: концентрации лунной массы». Наука . 161 (3842): 680–684. Bibcode : 1968Sci ... 161..680M . DOI : 10.1126 / science.161.3842.680 . PMID  17801458 .
  7. ^ Дженнифер Росс-Nazzal (2 ноября 2006). "ПРОЕКТ УСТНОЙ ИСТОРИИ ПРОЕКТА НАСА ДЖОНСОН КОСМИЧЕСКИЙ ЦЕНТР Стенограмма устной истории" (PDF) . Космический центр имени Джонсона НАСА . Проверено 12 ноября 2015 года . Билл [Уилбур Р.] Волленхаупт из JPL присоединился к моей группе. Он, я, Билл [Уильям] Бойс и еще несколько человек поехали в Лэнгли и встретились с людьми из Лэнгли на выходных, мы все время днем ​​и ночью обрабатывали данные Лэнгли Лунного орбитального аппарата.
  8. ^ Дженнифер Росс-Nazzal (7 декабря 2006). "НАСА ДЖОНСОН КОСМИЧЕСКИЙ ЦЕНТР УСТНАЯ ИСТОРИЯ ПРОЕКТ Устная история 2 Стенограмма" (PDF) . Космический центр имени Джонсона НАСА . Проверено 12 ноября 2015 года . Примерно в это же время к нашей группе присоединился Уилбур Р. Волленхаупт, которого звали Билл. Он имел обширный опыт работы в области наземной навигации в JPL. Он был хорошо знаком с трекерами JPL Deep Space Network (DSN), по образцу которых были созданы трекеры Apollo.
  9. Малкольм Джонстон; Ховард Тиндалл (31 мая 1996 г.). «Тиндаллграммы» (PDF) . Соберите Space.com . Проверено 12 ноября 2015 года . Если это определение с использованием данных LM существенно не согласуется с другими источниками данных, мы должны рассмотреть возможность того, что это связано с аномалиями силы тяжести. Различия, которые мы готовы терпеть, составляют 0,3 ° по долготе, что более или менее эквивалентно смещению платформы на 0,3 ° по тангажу. Истинные ошибки центровки, превышающие это, могут вызвать проблемы с наведением. Поскольку 0,3 ° эквивалентно примерно пяти милям, можно ожидать, что оценка местоположения экипажем, вероятно, может быть полезна для определения истинной ситуации. Все, что им нужно было сделать, это сказать нам, что они не достигли цели или сильно промахнулись.
  10. ^ "Энциклопедия астронавтики: Аполлон-12" . Архивировано из оригинала на 2004-01-04.
  11. ^ Чоу, Дениз. «Объяснение тайны неровной гравитации Луны» . SPACE.com . Проверено 31 мая 2013 года .
  12. ^ Ян, Цзяньго; Лю, Шаньхун; Сяо, Чи; Е, Мао; Цао, Цзяньфэн; Харада, Юджи; Ли, Фэй; Ли, Се; Баррио, Жан-Пьер (2020). "Модель лунной гравитации в градусах 100 из миссии Chang'e 5T1". Астрономия и астрофизика . EDP ​​Sciences. 636 : A45. DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201936802 . ISSN  0004-6361 .
  13. ^ «Ежемесячные массовые сетки - Глобальные маски (JPL RL06_v02)» . ГРЕЙС Tellus . 2002-03-17 . Проверено 6 апреля 2021 .

дальнейшее чтение