Zaawansowana analiza grawitacyjna pozwoliła naukowcom z NASA zajrzeć w głąb Księżyca i planetoidy Westy bez konieczności lądowania na ich powierzchni. Dzięki precyzyjnemu śledzeniu ruchu sond kosmicznych udało się stworzyć niezwykle szczegółowe modele grawitacyjne, które ujawniają skład, strukturę i historię ewolucji tych ciał niebieskich.
To nowatorskie podejście opiera się na pomiarach subtelnych zmian w polu grawitacyjnym, jakie powoduje różne rozmieszczenie masy wewnątrz badanego ciała niebieskiego. Wystarczy dokładnie analizować trajektorię sondy poruszającej się wokół planety, planetoidy czy Księżyca, aby wyłuskać z niej informacje o ich wnętrzu. Jak podkreśla Ryan Park z Jet Propulsion Laboratory NASA w Kalifornii, główny autor najnowszych badaniach metoda ta stanowi potężne, nieinwazyjne narzędzie do badania ukrytych struktur w ciałach niebieskich Układu Słonecznego.
Czytaj także: Oto 42 największe asteroidy Układu Słonecznego. Kosmiczne skały na nowych zdjęciach
Jeden z najnowszych artykułów naukowych opublikowanych na łamach periodyku Nature skupia się na grawitacyjnych badaniach Księżyca. Wykorzystując dane z misji GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory), naukowcy stworzyli najdokładniejszą jak dotąd mapę grawitacyjną Srebrnego Globu. W misji tej wykorzystano dwie bliźniacze sondy kosmiczne — Ebb i Flow — które krążyły wokół Księżyca w latach 2011–2012.
Zespół Parka skupił się na deformacjach pływowych — subtelnych odkształceniach powierzchni Księżyca wywoływanych przez przyciąganie grawitacyjne Ziemi. Te drobne zmiany okazały się niezwykle cennym źródłem informacji o głębokich warstwach jego wnętrza. Co ciekawe, analiza wykazała wyraźną asymetrię: bliska Ziemi strona Księżyca, zdominowana przez gładkie równiny bazaltowe (mare), wygina się znacznie bardziej niż jego niewidoczna z Ziemi, dalsza półkula.
Ta różnica w odkształceniach sugeruje odmienne właściwości wewnętrzne po obu stronach globu. Badacze sądzą, że pod widoczną stroną Księżyca zgromadziły się radioaktywne pierwiastki wytwarzające ciepło, co mogło być efektem dawnej aktywności wulkanicznej. Cieplejszy płaszcz w tej części globu sprawia, że skały są bardziej podatne na deformacje grawitacyjne. Odkrycie to stanowi najsilniejszy dotąd dowód na istnienie takich różnic temperaturowych i strukturalnych między półkulami.
Naukowcy wskazują, że dane były dla nich tak dużym zaskoczeniem, że kilkukrotnie na przestrzeni ostatniej dekady musiał weryfikować dane oraz pomiary. Ostatecznie jednak wszystko wskazuje na to, że wewnętrzne ciepło, wynikające z obecności izotopów promieniotwórczych, miało kluczowe znaczenie dla ewolucji geologicznej Księżyca.
Czytaj także: Co znajduje się we wnętrzu Księżyca? Nikt się tego nie spodziewał
W odrębnym, drugim artykule naukowym opublikowanym na łamach periodyku Nature Astronomy, naukowcy skupili się na Weście, jednej z największych planetoid w Pasie Głównym rozciągającym się w połowie drogi między orbitami Marsa i Jowisza. W tym przypadku naukowcy skorzystali z danych z sondy Dawn, która krążyła wokół Westy od połowy 2011 do końca 2012 roku.
Analizując rotację planetoidy oraz drobne fluktuacje w jej ruchu, badacze wyznaczyli moment bezwładności — parametr bardzo czuły na rozmieszczenie masy wewnątrz obiektu. Ku ich zaskoczeniu, Westa nie wykazuje struktury warstwowej, której się spodziewano — typowej dla ciał zróżnicowanych, takich jak planety. Jej wnętrze wydaje się jednolite, co sugeruje, że wewnątrz Westy znajduje się albo bardzo małe żelazne jądro albo nie ma go wcale.
To odkrycie rzuca wyzwanie dotychczasowym teoriom, według których Westa przeszła różnicowanie — proces, w którym cięższe pierwiastki, takie jak żelazo, opadają do środka, tworząc jądro. Możliwe, że planetoida nigdy w pełni się nie zróżnicowała albo że po katastrofalnym zderzeniu masywnego ciała planetarnego „odrodziła się” z mieszaniny szczątków, tracąc swoją wcześniejszą warstwową strukturę.
Zdolność do sondowania wnętrz ciał niebieskich wyłącznie za pomocą analizy ich pól grawitacyjnych — bez konieczności lądowania czy wiercenia — otwiera zupełnie nowe możliwości dla planetologii i eksploracji Układu Słonecznego. Dzięki niej będziemy mogli teraz zaglądać tam, gdzie fizycznie nigdy się nie dostaniemy.