съвсем скоро предстои да стартира мисия на наса която носи официалното име gravity recovery and i
Мисия: GRAIL - изследване гравитацията на Луната


Съвсем скоро, предстои да стартира мисия на НАСА, която носи официалното име Gravity Recovery and Interior Laboratory или GRAIL, но на български аз ще си позволя да я кръстя просто "Граал." Тази мисия е предназначена да изучи вътрешния строеж на нашия най-близък съсед. Как ще стане това, ще разгледаме малко по-нататък, преди това ще си позволя да изкажа малко факти относно Луната, която е единственият естествен спътник на Земята.

Средното разстояние между тези две тела е 384 403 километра. Лунният диаметър е 3476 километра и е около 3.7 пъти по-малък от Земния. Разгледано в този аспект, никоя друга планетна система в слънчевата система не притежава подобно съотношение на диаметрите (освен системата Плутон - Харон, но те вече са съвсем друг клас обекти). Този факт още от времето, когато са определени реалните размери на двете тела, се е набивал в очите на учените. Уникална ли е системата Земя-Луна и защо останалите вътрешни планети (Меркурий, Венера и Марс) нямат такъв масивен спътник? Отговорът на тези въпроси (а и на доста други) е довело до потребността да се изучи начина, по който са се формирали двете тела, което веднага ще внесе яснота и прозрение, как са се оформили и еволюирали останалите планети от слънчевата система. Затова изучаването на вътрешния строеж на луната е важно и нашият съсед се явява като крайъгълен камък при пресъздаването на историята на цялата слънчева система.
Според съвременните изследвания, луната е диференцирано тяло, което се разделя на кора, мантия и ядро. По този начин, нейната вътрешност наподобява на земната. Двете тела, някъде далечното минало - преди 4,5 милиарда години са били много горещи и буквално са представлявали един непрекъснат океан от магма. В този океан по-тежките елементи (металите) са потъвали към ядрото, докато по-леките са изплували нагоре. След като океана е кристализирал, и двете тела са придобили наблюдавания в днешно време строеж от плътно метално ядро, рехава скалиста кора, разделени от преходен, но ясно обособен слой - мантия.

Съвременната теория гласи, че най-напред се е образувала Земята. Още когато е била течна, катастрофален сблъсък с тяло голямо колкото Марс, е изхвърлил част от нейната материя в орбита. Тази материя, под действието на гравитацията е кондензирала в свера - Луната. Енергията, която е разтопила Луната всъщност е остатъчната енергия на сблъсъка. Тази теория, бих казал е много елегантна, но тя се нуждае от доказателства. И те са факт! От изследването на доставените проби от "Аполо", става ясно, че нейния скалист състав е същия като земния. Кората на Луната главно е изградена от същите елементи, които изграждат и кората на Земята: кислород, силиций, магнезий, желязо, калций и алуминий, но има и важни следи от елементите: титан, уран, торий, калий и водород. И при двете тела те се наблюдават в еднакво съотношение.

От предишни мисии е установено, че дебелината на лунната кора варира между 20 и 120 км. Кората от далечната страна на Луната е средно с около 12 км по-дебела от тази на близката страна. Оценките на средната дебелина попадат в диапазона от около 50 до 60 км. и се смята, че кората се е формирала малко след формирането на Луната - в прериода между около 4,5 и 4,3 милиарда години. Това отново се вписва с топлинната история на Луната. Когато е била течна и гореща, земната гравитация е привлякла по-тежките материали по-близо до повърхността от страната към Земята, като в задната се е формирал по-дебел слой от леки съединения, които са изстинали в по-дебела кора.

Изстиването на Луната е ставало бавно. Когато кората е станала твърда, вътрешността все още е била течна. Тогава, напреженията в мантията са предизвикали изригвания, като по този начин са се формирали базалтови морета по повърхността. Анализът на този базалт сочи, че мантията е съставена предимно от оливин и пироксин и че лунната мантия е малко по-богата на желязо отколкото земната мантия. Някои от лунните базалти съдържат голямо количество титан, което води до предположението че лунната мантия е с много разнороден състав. Според сегашните оценки около 10% или по-малко от лунната кора се състои от вулканични скали, транспортирани след формирането на първоначалния материал на кората. Този слаб вулканизъм се смята че е продължил около 3,2 милиарда години и е приключил съвсем наскоро може би преди около 1 млрд. години.

Освен с базалт, лунната кора е замърсена и от космическите въздействия. Вече е установено, че областите под големите импактни басейни са по по-плътни от обикновеното. Това най-вероятно се дължи на по-плътните тела, които са образували басейните, но техния тежък материал не е потънал към ядрото, защото луната е била вече твърдо тяло, когато въздействието се е случило. Наместо това, под местата на големите кратери, се очаква да съществуват плътни "луковици", които постепенно изчезват в дълбочина.

Сеизмичния експеримент проведен през епохата на "Аполо" се състои от четири сеизмометри разположени в периода между 1969 и 1972 год., които записват непрекъснато лунната сеизмична активност до края на 1977 година. Благодарение на него е установено, че на луната възникват много дълбоки и периодични лунотресения, които се дължат на приливната сила генерирана от елептичната орбита около Земята. Освен това са регистрирани и множество по-плитки земетресения, които са повече със случаен характер. Сега, целият масив от данни е преработен със съвременни средства, като основната цел е да се разпознаят сигнали разкриващи източниците на лунни трусове или "лунотресения".

С този метод е установено, че ядрото е разделено на богато на желязо "твърдо" вътрешно ядро с радиус около 240 километра, което е обградено от "течно" също съставено от желязо обвивка простираща се на около 330 км от центъра. С това Луната си прилича напълно със Земята. Разликата обаче идва от факта, че външното ядро е обвито от граничен, частично разтопен слой с радиус около 480 км. Изследването показва, че ядрото съдържа малък процент леки елементи като сяра, което също се доближава до състава на земното ядро, което съдържа сяра и кислород в слоя около него. Точния състав на ядрото все още не е установен, но от анализа на променливото въртене на Луната се смята че е частично разтопено.

С това се очертава "грубата" картина, която описва вътрешния строеж на Луната. Въпреки, че до момента проведените сложни мисии имат значителен принос за изучаването на историята, топографията, както и на дълбоката вътрешност, вътрешния строеж на луната остава обект на много научни спорове и предположения.

Мисията, която ще огрее тези тъмни и загадъчни дълбини е мисията "Граал." Чрез нея, учените ще "картографират" лунното гравитационно поле и от анализа на неговите финни промени ще се разкрият подземните структури и косвената термална история. Мисията "Граал" е съставена от двойка космически кораби близнаци, които ще орбитират в тандем около Луната в продължение на няколко месеца.

Измервателната техника, която ще използват корабите е разработена от американско-немски екип. Тази мисия е подобна на Gravity Recovery and Climate Experiment или GRACE, която изследва колебанията на гравитационното поле на Земята. За разлика от повечето досегашни космически апарати, които транспортират научни инструменти близо до обекта който ще изучават, основния инструмент на двойката кораби Граал са самите кораби. Знаейки масата на всеки кораб, техните скорости и разтоянието между тях е въпрос на математика да се определи интензитета на лунната гравитация.

Граал ще достави два космически кораба (Граал-А и Граал-Б) на ниска окололунна височина (50 км) в почти кръгли, полярни лунни орбити. Там корабите ще си предават радио сигнали с които ще измерват разстоянието между тях. Регионалните гравитационни различия на Луната се очаква да се изразят в промяна на разстоянието между двата апарата. Учените ще използват тези точни измервания, за да определят гравитационното поле на Луната. Данните ще позволят да се разбере какво става под повърхността на нашия естествен спътник.

Граал, ще отключи тайните на Луната. Чрез картографирането на Лунното гравитационното поле мисията ще разкрие вътрешната структура и топлинната история. Мисията ще измери концентрацията на маса, под импактните басейни откъдето ще се види какъв тип астероиди са попаднали там. Мисията ще определи точните граници на ядрото, които все още са спорни. Тези знания ще позволят да се сглоби точна картина на еволюцията на Луната, също така ще се разбере еволюционната история и на другите скалисти планети във вътрешната Слънчева система.

Космическите близнаци, ще летят на борда на ракета Delta II. Те ще достигнат Луната по обиколен път, което пътешествие ще отнеме около 3,5 месеца и ще обхваща около 4,2 милиона километра за Граал-A, и 4,3 милиона километра за Граал-B.

И сега новината, която искам да кажа е, че старта на мисията ще се осъществи съвсем скоро - на 8-ми септември. Според последни данни, двойката космически кораби вече са монтирани в ракетата и в момента протичат последни приготовления преди старта. Сега остава старта на мисията да премине успешно, след което да се надяваме, че ще разберем нещо повече за вътрешността на месечината.

  • 1415
  • 0
  • Mar 18, 2012

Коментар
Подобни публикации