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美国国家航空航天局GRAIL任务提供对月球冲击的见解

发布时间:2018-05-16 点击量:35

东方盆地宽约580英里(930公里),有三个不同的环,形成一个类似牛眼的图案。这个视图是美国宇航局月球侦察轨道器的一幅图像。

em天文学家利用美国宇航局的重力恢复和内部实验室任务提供的数据,为主宰地球月球和其他固体世界早期历史的巨大影响提供新的见解,如地球,火星和外太阳系卫星< / EM>

在本周发表在“科学”杂志上的两篇论文中,研究人员检查了月球东方大冲击盆地的起源。这项研究有助于澄清大约38亿年前Orientale的形成如何影响月球地质。

沿着月球的西南边 - 从地球看到的左边 - Orientale是所谓的“多环盆”中规模最大,保存最好的例子。冲击陨石坑大于180英里(300公里)直径被称为盆地。随着大小的增加,陨石坑往往具有越来越复杂的结构,通常具有多个同心的凸起环。东方大约有580英里(930公里)宽,并有三个不同的戒指,形成一个类似牛眼的图案。

在我们太阳系的许多岩石和冰冷的世界中观测到多环盆地,但直到现在科学家还没有能够就他们的环如何形成达成一致。他们需要的是关于地表下方的火山口结构的更多信息,这正是GRAIL任务期间收集的重力科学数据中包含的信息。

像Orientale这样的盆地的强大影响在我们月球的早期地质历史中发挥了重要作用。他们极具破坏性,世界变化的事件导致了大量的破裂,年轻月壳的融化和摇晃。他们还将掉落到表面的材料炸掉,涂上已经存在的旧功能;科学家们利用这种弹出的材料分层来帮助确定月球特征的年龄,因为他们正在努力解开月球的复杂历史。

这张彩色地图显示了从GRAIL数据中得出的月球东方盆地周围表面重力的强度。 (色标表示“gals”的单位 - 1加仑约为地球表面重力加速度的1/1000。)

东方的重要性

因为科学家们意识到Orientale在理解巨大的影响方面可能非常有用,所以他们特别重视在GRAIL任务结束时观察它的结构。特派团两个探测器的轨道被降低了,因此它们通过火山口山脉环上方不到1.2英里(2公里)。

“没有其他的行星探测任务使得重力科学观测值接近月球。 NASA喷气推进实验室,加利福尼亚州帕萨迪纳市的GRAIL项目科学家Sami Asmar说:“如果你站在环形边缘,你可以向双翼飞船挥手,因为它们在高处飞行。”

研究人员特别感兴趣的是东方影响期间形成的最初火山口的大小。在影响较小的情况下,最初的火山口被遗留下来,并且事件的许多特征可以从火山口的大小推断出来。过去的各种研究表明,Orientale的三个环可能是最初的火山口的残余物。

在两项新研究的第一项研究中,科学家们从GRAIL的重力场数据中挖掘出短暂火山口的大小。他们的分析表明,最初的火山口位于盆地两个最内环的大小之间。

麻省理工学院剑桥大学GRAIL首席研究员Maria Zuber是第一篇论文的主要作者,他说:“我们已经能够证明,Orientale盆地中没有一个环代表最初的瞬时火山口。” “相反,似乎在形成东方大地震的巨大影响下,地表剧烈反弹,消除了最初影响的迹象。”

分析还显示,该影响挖掘了至少816,000立方英里(340万立方公里)的物质 - 是大湖总体积的153倍。

美国宇航局戈达德太空飞行中心在格林贝尔特,马里兰州的论文的合着者格雷格纽曼说:“自从几十年前的第一次重力观测月球以来,东方一直是一个谜。 “我们现在能够解决靶心引力特征的各个地壳组成部分,并将它们与东方形成的计算机模拟相关联。”

重现戒指

第二项研究描述了科学家如何成功地模拟东方的形成,以重现GRAIL所观察到的火山口结构。这些模拟结果首次显示了Orientale环的形成过程,这种环一般可能类似于多环盆地。

“因为我们的模型显示了地下结构是如何形成的,匹配GRAIL观察到的结果,我们有信心我们已经了解了近40亿年前盆地的形成,”布朗大学布兰登约翰逊说。罗德岛,第二篇论文的主要作者。

结果还揭示了另一个月球之谜:巨大的冲击像Orientale应该从月球的地幔中挖出深层物质,但相反,陨石坑表面的组成与月球地壳的组成相同。所以,科学家们想知道,地幔物质是从哪里来的?

模拟结果表明,深的初始火山口迅速崩塌,导致外部的物质向内流动,并覆盖暴露的地幔岩石。

关于Orientale的新GRAIL见解表明,其他环状盆地在图像中不可见,可以通过它们的重力特征来发现。这可能包括隐藏在月球玛丽亚下方的环形盆地 - 包括宁静之海和宁静之海在内的大型黑暗凝固熔岩区域。

“我们用GRAIL获得的数据集非常丰富,”Zuber说。 “月球上有许多隐藏的奇迹,我们将在未来几年发现。”

这对GRAIL探测器于2011年发布。该任务于2012年结束。

出版物:

Maria T. Zuber等人,“重力恢复与内部实验室使命的东方盆地的重力场”Science 2016年10月28日:Vol。 354,Issue 6311,pp.438-441; DOI:10.1126 / science.aag0519 Brandon C. Johnson等人,“东方月球多环盆地的形成”,科学28 Oct 2016:Vol。 354,Issue 6311,pp.441-444; DOI:10.1126 / science.aag0518

Source:DC Agle,Jet Propulsion Laboratory