NASA-Forschung enthüllt verborgene Geheimnisse über das Innere des Mondes
Unter Ausnutzung der Schwerkraft und ohne die Notwendigkeit einer Landung entdecken die Wissenschaftler wichtige strukturelle Kontraste, die bisherige Theorien in Frage stellen und neue Möglichkeiten für die Weltraumforschung eröffnen, um andere Körper im Sonnensystem zu verstehen.
Die Schwerkraft hält Planeten nicht nur in ihrer Umlaufbahn, sondern liefert auch Hinweise auf ihr Inneres. Anhand der Analyse ihrer Flugbahnen haben Astronomen Gravitationsschwankungen kartiert, die auf innere Unterschiede hindeuten - eine Technik, die es ermöglicht, ferne Welten zu untersuchen, ohne dass aufwändige und teure Landungen erforderlich sind. Die NASA hat dieses Instrument auf zwei sehr unterschiedliche Himmelskörper angewandt: den Mond und Vesta.
Obwohl ihre Größe, Geschichte und Zusammensetzung unterschiedlich sind, wurden beide mit Hilfe von Schwerefeldstudien detailliert analysiert und Hinweise auf ihre Entwicklung und tiefe Struktur gefunden. Indem sie die Bahnbewegungen von Sonden um diese Objekte mit Millimetergenauigkeit verfolgen, können die Forscher ableiten, wie ihre Masse verteilt ist.
Diese Verteilung wiederum gibt Aufschluss darüber, ob ein Planet oder Asteroid einen Kern oder einen Mantel hat, oder ob sein Inneres gleichmäßiger ist als erwartet. Das Faszinierendste an dieser Technik ist, dass man sich nicht auf der Oberfläche aufhalten muss, sondern einfach beobachten kann, wie die Schwerkraft auf die Sonde einwirkt, um eine dreidimensionale Karte des Inneren zu erstellen. Diese Technik öffnet neue Türen zum Verständnis vieler anderer Welten im Sonnensystem ohne invasive Missionen.
Der Mond auf dem Prüfstand: Biegung und Vulkanismus
Die ersteStudie, die in Nature veröffentlicht wurde, konzentrierte sich auf den Mond und verwendete Daten der GRAIL-Mission, die unseren Satelliten 2011 und 2012 umkreiste. Die Wissenschaftler erstellten die bisher detaillierteste Gravitationskarte, mit der sie untersuchen konnten, wie sich der Mond durch die Schwerkraft der Erde verformt. Dieses Phänomen, das als Gezeitendeformation bezeichnet wird , tritt auf, weil der Mond nicht auf einer perfekt kreisförmigen Umlaufbahn rotiert. Diese leichte Abweichung zeigte, wie sich die beiden Seiten des Satelliten verhalten: Die nahe Seite ist stärker verformt als die ferne Seite, was auf eine ungleiche innere Zusammensetzung der beiden Hemisphären hindeutet.
Dieser Unterschied stützt die Theorie, dass auf der nahen Seite ein intensives vulkanisches Ereignis stattgefunden hat. Man geht davon aus, dass die Hitze radioaktiver Elemente, die sich im Erdmantel angesammelt haben, große Mengen an Lava freigesetzt hat, die die dunklen, als "Meere" bekannten Ebenen bildeten, die die von der Erde aus sichtbare Mondlandschaft dominieren. Diese Entdeckung hilft uns nicht nur, die vulkanische Vergangenheit des Mondes zu verstehen, sondern verbessert auch die zukünftigen Navigationsinstrumente auf der Mondoberfläche. Ein präziseres Gravitationsmodell wird genauere Missionen- sowohl bemannte als auch Robotermissionen - bei künftigen Erkundungen des Mondes und seiner möglichen Besiedlung ermöglichen.
Vesta: Der Asteroid, der die Wissenschaft vor ein Rätsel stellt
Die zweite Studie, die in Nature Astronomy veröffentlicht wurde, befasst sichmit Vesta, einem großen Asteroiden im Hauptgürtel zwischen Mars und Jupiter. Die Daten der Dawn-Mission, die Vesta zwischen 2011 und 2012 umkreiste, zeigten, dass dieser Körper nicht so strukturiert ist, wie bisher angenommen.
Es wurde erwartet, dass es verschiedene Schichten gibt: eine Kruste, einen Mantel und sogar einen metallischen Kern. Analysen des Trägheitsmoments, das die Verteilung der Masse bei der Rotation widerspiegelt, zeigten jedoch, dass Vesta erstaunlich homogen ist und seine Masse fast gleichmäßig verteilt zu sein scheint, ohne dass es eine klare Trennung der Materialien gibt.
Dies stellt frühere Theorien in Frage, die Vesta als Beispiel für einen differenzierten Körper in seinen frühen Stadien betrachteten. Die Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass er sich anders gebildet haben könnte oder sogar das Überbleibsel einer massiven Kollision zwischen primitiven Objekten im frühen Sonnensystem ist.
Darüber hinaus wirft die Entdeckung neue Fragen darüber auf, wie sich Kerne in kleinenKörpern bilden, denn das Fehlen oder die geringe Größe eines metallischen Kerns zwingt uns dazu, das Verhalten von Hitze, Druck und schweren Materialien in Asteroiden zu überdenken. Daher könnte Vesta weniger planetarisch sein, als wir dachten.
Jenseits von Mond und Vesta
Beide Studien wurden von Ryan Park vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) geleitet. Sein Team hat diese Technik auch bei der Untersuchung von Ceres und Io, dem vulkanischen Jupitermond, eingesetzt, und in allen Fällen wird die Schwerkraft in eine Art planetarisches "Röntgenlicht" umgewandelt.
Bei Ceres deuteten die Daten auf eine teilweise differenzierte Struktur hin, während die Analyse bei Io ergab, dass es dort wahrscheinlich keinen globalen Magmaozean gibt, wie bisher angenommen. All dies wurde entdeckt, ohne die Oberfläche zu berühren, einfach durch die Analyse der Schwerkraft und ihrer Auswirkungen auf die Flugbahn der Sonde.
Deshalb entwickelt sich diese Technik zu einem Schlüsselinstrument für künftige Planetenmissionen und kann auf Körper ohne Atmosphäre, wie Asteroiden, oder auf Eismonde, die nur schwer angebohrt werden können, angewendet werden. Außerdem werden die Risiken und Kosten einer Landung vermieden, was die Erforschung effizienter und sicherer macht. Mit jeder neuen Anwendung erweist sich die Schwerkraft als ein grundlegender Verbündeter für die Erforschung des Weltraums. Von Asteroiden über Monde bis hin zu fernen Planeten kann die Untersuchung ihres Gravitationsfeldes Geheimnisse lüften, die sonst jahrhundertelang verborgen bleiben würden.