Cette carte montre le champ de gravité de la lune mesuré par la mission GRAIL de la NASA. Crédit d'image: NASA / ARC / MIT
Les premiers résultats scientifiques des deux orbites lunaires GRAIL de la NASA fournissent des détails incroyables sur l'intérieur de la Lune et la carte de champ de gravité la plus haute résolution de tout corps céleste, y compris la Terre.
Les données du GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) montrent d'anciennes structures internes qui étaient auparavant inconnues, fournissent des détails jusqu'à cinq fois supérieurs aux études précédentes sur la Lune et fournissent des informations sans précédent sur la surface et le champ de gravité de la Lune.
Le vaisseau spatial jumelé, surnommé Ebb et Flow, s'envoie des signaux radio et tout changement de distance entre les deux lorsqu'ils mesurent la Lune est mesuré, jusqu'à des changements aussi petits que 50 nanomètres par seconde. «C'est le 20 000e de la vitesse à laquelle un escargot se déplace», a déclaré aujourd'hui Maria Zuber, chercheuse principale de GRAIL, lors de la conférence de l'American Geophysical Union.
Les nouvelles cartes gravimétriques révèlent une abondance de caractéristiques telles que des structures tectoniques, des reliefs volcaniques, des anneaux de bassin, des crêtes centrales de cratère et de nombreux cratères simples en forme de bol. Les données montrent également que le champ de gravité de la lune est différent de celui de n'importe quelle planète terrestre de notre système solaire.
Les instruments du vaisseau spatial GRAIL peuvent sonder à l'intérieur de la planète. Des vidéos incroyables publiées aujourd'hui montrent une abondance de détails que l'équipe a déclaré qu'elle commençait tout juste à étudier.
La soustraction de la gravité des caractéristiques de la surface fournit ce que l'on appelle une carte de gravité de Bouguer. Ce qui reste est une vue des anomalies de masse à l'intérieur de la Lune dues à des variations de l'épaisseur de la croûte ou de la densité du manteau. Dans la vidéo ci-dessus, les sommets circulaires proéminents proches (en rouge) indiquent les concentrations de masse bien connues ou «mascons», mais de nombreuses caractéristiques similaires du côté éloigné sont également visibles.
"Quatre-vingt-dix-huit pour cent de la gravité locale est associée à la topographie, tandis que 2 pour cent sont d'autres caractéristiques gravitationnelles", a déclaré Zuber. "Vous pouvez voir les yeux de taureau des mascons lunaires, mais sinon nous voyons une surface intérieure lisse. La seule façon dont cela pourrait se produire est que les impacts sur la première Lune brisent la surface intérieure. »
Ces cartes de la lune montrent les anomalies de gravité «Bouguer» mesurées par la mission GRAIL de la NASA. Crédit d'image: NASA / JPL-Caltech / CSM
La carte gravimétrique de Bougeur a également révélé des preuves d'une ancienne activité volcanique sous la surface de la Lune et d'étranges anomalies gravitationnelles linéaires.
"Dans les gradients de la carte de gravité de Bouguer, nous avons vu des caractéristiques auxquelles nous ne nous attendions pas", a déclaré Jeff Andrews-Hanna, co-enquêteur de GRAIL. «Nous avons identifié une grande population d'anomalies gravitationnelles linéaires. Nous n'en voyons aucune expression sur les cartes topographiques, nous en déduisons donc qu'il s'agit d'anciennes structures internes. »
Une anomalie de gravité linéaire intersectant le bassin de Crisium à proximité de la lune a été révélée par la mission GRAIL de la NASA. Les données du gradient de gravité GRAIL sont affichées à gauche, avec l'emplacement de l'anomalie indiqué. Le rouge et le bleu correspondent à des gradients de gravité plus forts. Les données de topographie sur la même région provenant de l'altimètre laser Lunar Orbiter de Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA sont affichées à droite; ces données ne montrent aucun signe d'anomalie de gravité. Crédit: NASA / JPL-Caltech / CSM
Par exemple, cette image du bassin du Crisium, qui forme l’un des yeux de «l’homme sur la lune», les cartes de gravité montrent une caractéristique linéaire traversant le bassin tandis que les cartes de topographie ne montrent aucune telle caractéristique corrélative. "Cela nous indique l'anomalie de gravité formée avant les impacts", a déclaré Andrews-Hanna.
Ces cartes du côté proche et lointain de la lune montrent les gradients de gravité mesurés par la mission GRAIL de la NASA, mettant en évidence une population d'anomalies de gravité linéaire. Crédit d'image: NASA / JPL-Caltech / CSM
Des données supplémentaires révèlent que la croûte intérieure de la Lune est presque entièrement pulvérisée. En savoir plus à ce sujet dans notre deuxième article sur les nouveaux résultats GRAIL.
D'autres données révèlent que la croûte de la Lune est plus mince qu'on ne le pensait.
«En utilisant les données gravimétriques de GRAIL, nous avons constaté que l'épaisseur moyenne de la croûte est de 32 à 34 kilomètres, soit environ 10 km de moins que les études précédentes», a déclaré Mark Wieczorek, co-investigateur de GRAIL. «Nous avons constaté que l'abondance en vrac d'aluminium sur la Lune est presque la même que celle de la Terre. Cela est cohérent avec une hypothèse récente selon laquelle la Lune est dérivée de matériaux de la Terre lorsqu'elle s'est formée lors d'un impact géant. »
La mission GRAIL de la NASA a pris cette vidéo survolée au-dessus du bassin de la Mare Orientale de la lune terrestre. Il a été récupéré par le MoonKAM à bord du vaisseau Ebb de GRAIL les 7 et 8 avril 2012. Crédit film: NASA / JPL-Caltech / Sally Ride Science
Au cours de sa mission principale, les deux vaisseaux spatiaux GRAIL ont orbité à seulement 55 km au-dessus de la surface de la Lune. Cette distance proche est la raison pour laquelle GRAIL produit les meilleures données de champ de gravité pour n'importe quelle planète, y compris la Terre.
"GRACE recueille toujours d'excellentes données sur le champ de gravité de la Terre, mais parce que la Terre a une atmosphère, GRACE doit orbiter à 500 km", a déclaré Zuber. "Rien ne vaut la baisse."
Zuber a déclaré que l'équipe GRAIL avait appris de GRACE et avait pu apporter «quelques améliorations judicieuses». Elle a également suggéré que cette technologie devrait être utilisée pour chaque corps planétaire du système solaire, et a lancé une idée séduisante: «Imaginez cartographier les courants sous la surface d'Europa», a-t-elle déclaré.
GRAIL termine la mission scientifique principale en mai et travaille actuellement dans une mission étendue où l'altitude des vaisseaux spatiaux a été abaissée à seulement 23 km au-dessus de la surface. "Nous ouvrons une nouvelle fenêtre de géophysique, et vous entendrez donc bientôt les résultats des nouveaux ensembles de données", a déclaré Sami Asmar, membre de l'équipe GRAIL.
Lors d'une conférence de l'AGU plus tard dans la journée, Zuber a révélé que demain, le 6 décembre 2012, l'équipe abaissera le vaisseau spatial GRAIL à seulement 11 km au-dessus de la surface lunaire.
Concept d'artiste de la mission GRAIL, avec deux vaisseaux spatiaux jumeaux en orbite tandem autour de la lune pour mesurer son champ de gravité avec des détails sans précédent. Crédit d'image: NASA / JPL
La mission prolongée se terminera bientôt, à la mi-décembre, et peu de temps après, les deux vaisseaux spatiaux seront écrasés intentionnellement sur la surface lunaire. L'équipe a déclaré aujourd'hui qu'elle formulait toujours des idées pour le scénario d'impact et qu'elle envisageait la possibilité de viser les collisions afin qu'elles soient dans le champ de vision des instruments du Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA.
