В сентябре 2011 года запуском в космос двух космических аппаратов стартовал проект GRAIL (The Gravity Recovery and Interior Laboratory), нацеленный на изучение гравитационного поля и внутреннего строения Луны. С начала 2012 года в рамках этой миссии начались измерения гравитационного поля Луны. Это оказалось непростой задачей, ведь, хотя Луна и вращается вокруг своей оси, она всегда повернута к Земле одной стороной — то есть вращение вокруг Земли и своей оси у Луны синхронизировано.
В миссии GRAIL эта проблема решается с помощью двух аппаратов, вращающихся вокруг Луны на близких орбитах. Инструменты на борту аппаратов измеряют изменение расстояния между ними в то время, как они пролетают над поверхностью Луны, находясь в ее гравитационном поле, которое меняется в зависимости от свойств ее поверхности и концентрации массы под ней. Как выяснилось, на Луне наблюдаются значительные гравитационные аномалии, связанные с концентрациями массы в ее литосфере. Их и планирует изучать GRAIL.
Руководит проектом Мария Зубер из Массачусетского технологического института (США). 5 декабря в журнале Science Зубер и ее коллеги опубликовали серию из трех статей с новыми результатами, полученными в рамках проекта GRAIL.
Результаты дают нам более детальное представление о коре Луны.
В первой работе, ведущим автором которой является сама Мария, обсуждается гравитационное поле спутника Земли в целом и некоторые мелкомасштабные геологические детали, которые было невозможно разглядеть раньше. К этим деталям относятся тектонические структуры, вулканический рельеф, впадины и кратеры. Большинство особенностей гравитационного поля (98%) связаны с проявлением кратерного рельефа в разломанной коре. А оставшиеся 2% связаны с более тонкими деталями подповерхностной структуры, которые также были исследованы впервые.
Кроме того проект GRAIL проливает свет на то, какую роль может играть метеоритная бомбардировка поверхности в формировании коры планет земной группы.
Во второй работе, выполненной под руководством Марка Вьечорека из Парижского Института физики Земли (Франция) было показано, что верхняя кора Луны значительно менее плотная и вероятно более пористая, чем это считалось раньше (ее плотность равна порядка 2550 кг/м3).
Толщина же лунный коры, согласно сделанным расчетам, составляет 35-40 км.
О ранней истории Луны сложно судить по геологическим особенностям ее поверхности, так как она подвергалась многочисленным метеоритным бомбардировкам. Джеффри Эндрюс-Ханна из Колорадской горной школы (США) воспользовался данными, полученными GRAIL, и возглавил исследование, результаты которого также публикует Science. Выяснилось, что кора Луны испещрена дайками — трещинами, заполненными остывшей магмой. Дайки могли сформироваться в далеком прошлом Луны в результате расширения литосферы.
А пространственное распределение, ориентация и характерные размеры этих образований свидетельствует в пользу того, что радиус Луны увеличился на 0,6-4,9 км в ее далеком прошлом.
Помимо дайков на Луне были идентифицированы еще одни специфичные геологические образования, свидетельствующие о растяжении Луны, но намного более молодые.
Ранее, изучая сделанные в высоком разрешении снимки лунной поверхности, переданные с LRO, команда специалистов NASA обнаружила небольшие регулярные борозды, длина которых превышает их ширину. Борозды были идентифицированы как грабены — особые образования на поверхности планет и спутников, которые возникают в местах тектонических разломов коры и последующего медленного растяжения их краев с одновременным опусканием участка коры в месте разлома. Образованные в результате этих процессов молодые рифтовые долины — верный признак геологической активности Луны, которая, как полагают, насчитывает всего 50 млн лет.
Для селенологов обнаружение молодых лунных грабенов стало большим сюрпризом: вопреки сложившемуся мнению, Луна последние как минимум 50 млн лет не только пассивно остывала, но и вела геологически активный образ жизни.