Massenkonzentration (Astronomie) - Mass concentration (astronomy)

Informationen zur Massenkonzentration in der Chemie finden Sie unter Massenkonzentration (Chemie) .
Topography (oben) und die entsprechende Schwerkraft (unten) Signal des Mond Mare Smythii eine signifikante mascon enthält.

In der Astronomie und Astrophysik ist eine Massenkonzentration (oder Mascon ) ein Bereich einer Planeten- oder Mondkruste, der eine große positive Gravitationsanomalie enthält . Im Allgemeinen kann das Wort "Mascon" als Substantiv verwendet werden, um sich auf eine übermäßige Massenverteilung auf oder unter der Oberfläche eines astronomischen Körpers (in Bezug auf einen geeigneten Durchschnitt) zu beziehen, wie sie um Hawaii auf der Erde zu finden ist. Dieser Begriff wird jedoch am häufigsten verwendet, um eine geologische Struktur zu beschreiben, die eine positive Gravitationsanomalie aufweist, die mit einem Merkmal (z. B. eingedrücktes Becken) verbunden ist, von dem ansonsten eine negative Anomalie erwartet worden wäre, wie zum Beispiel die "Mascon-Becken" auf dem Mond .

Mondmaskonen

Der Mond ist der gravitativ "klumpigste" Hauptkörper, der im Sonnensystem bekannt ist. Seine größten Mascons können dazu führen, dass ein Senklot etwa ein Drittel von der Vertikalen hängt und auf das Mascon zeigt, und die Schwerkraft um ein halbes Prozent erhöhen.

Typische Beispiele für Mascon-Becken auf dem Mond sind die Imbrium- , Serenitatis- , Crisium- und Orientale- Impaktbecken, die alle signifikante topographische Vertiefungen und positive Gravitationsanomalien aufweisen. Beispiele für Mascon-Becken auf dem Mars sind die Becken von Argyre , Isidis und Utopia . Theoretische Überlegungen implizieren, dass ein topographisches Tief im isostatischen Gleichgewicht eine leichte negative Gravitationsanomalie aufweisen würde. Somit deuten die positiven Gravitationsanomalien, die mit diesen Einschlagsbecken verbunden sind, darauf hin, dass eine Form von positiver Dichteanomalie innerhalb der Kruste oder des oberen Mantels existieren muss, die derzeit von der Lithosphäre getragen wird . Eine Möglichkeit ist, dass diese Anomalien auf dichte mare basaltische Laven zurückzuführen sind , die für den Mond eine Dicke von bis zu 6 Kilometern erreichen können. Während diese Laven sicherlich zu den beobachteten Gravitationsanomalien beitragen, ist auch eine Anhebung der Kruste-Mantel-Grenzfläche erforderlich, um ihre Größe zu erklären. Tatsächlich scheinen einige Maskon-Becken auf dem Mond nicht mit Anzeichen vulkanischer Aktivität in Verbindung gebracht zu werden. Theoretische Überlegungen weisen in beiden Fällen darauf hin, dass alle Mondmaskons superisostatisch sind (d. h. über ihren isostatischen Positionen getragen werden). Die riesige Ausdehnung des basaltischen Stutenvulkanismus, die mit Oceanus Procellarum verbunden ist, weist keine positive Gravitationsanomalie auf.

Herkunft der Mondmaskons

Seit ihrer Identifizierung im Jahr 1968 wurde der Ursprung der Mascons unter der Mondoberfläche viel diskutiert, wird aber heute als Ergebnis des Asteroideneinschlags während des späten schweren Bombardements angesehen .

Wirkung von Mondmaskonen auf die Umlaufbahnen von Satelliten

Lunar Massenkonzentrationen ändern , um die lokale Schwerkraft über und um sie ausreichend , dass niedrige und unkorrigiert Satellitenumlaufbahnen um den Mond instabil sind auf einer Zeitskala von Monaten oder Jahren. Die kleinen Störungen in den Umlaufbahnen sammeln sich an und verzerren die Umlaufbahn schließlich so weit, dass der Satellit auf die Oberfläche aufprallt.

Wegen seiner Maskonen hat der Mond nur vier Neigungszonen der " gefrorenen Umlaufbahn ", in denen ein Mondsatellit auf unbestimmte Zeit in einer niedrigen Umlaufbahn bleiben kann. Bei zwei der letzten drei bemannten Apollo- Mondlandemissionen in den Jahren 1971 und 1972 wurden Mond-Subsatelliten freigesetzt ; der von Apollo 16 freigesetzte Subsatellit PFS-2 sollte anderthalb Jahre im Orbit bleiben, dauerte jedoch nur 35 Tage, bevor er auf die Mondoberfläche stürzte. Erst 2001 wurden die Mascons kartiert und die gefrorenen Umlaufbahnen entdeckt.

Der Luna-10- Orbiter war das erste künstliche Objekt, das den Mond umkreiste, und es gab Tracking-Daten zurück, die darauf hindeuteten, dass das Gravitationsfeld des Mondes größere als erwartete Störungen verursachte, vermutlich aufgrund der "Rauheit" des Mondgravitationsfeldes. Die Lunar-Mascons wurden 1968 von Paul M. Muller und William L. Sjogren vom NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) anhand einer neuen Analysemethode entdeckt, die auf die hochpräzisen Navigationsdaten der unbemannten Pre-Apollo Lunar Orbiter- Raumsonde angewendet wurde . Diese Entdeckung beobachtete die konsistente 1:1-Korrelation zwischen sehr großen positiven Gravitationsanomalien und eingedrückten kreisförmigen Becken auf dem Mond. Diese Tatsache setzt Modellen, die versuchen, die Geschichte der geologischen Entwicklung des Mondes zu verfolgen und die aktuellen inneren Strukturen des Mondes zu erklären, entscheidende Grenzen.

Zu dieser Zeit bestand eines der " Tigerteam " -Projekte der NASA mit der höchsten Priorität darin, zu erklären, warum die Mondorbiter-Raumsonde, die zum Testen der Genauigkeit der Navigation des Projekts Apollo verwendet wurde, bei der vorhergesagten Position Fehler auftrat, die das Zehnfache der Missionsspezifikation (2 Kilometer statt 200 .) betrugen Meter). Damit waren die prognostizierten Landeflächen 100-mal so groß wie die aus Sicherheitsgründen sorgfältig definierten. Als Ursache wurden schließlich Mondorbitaleffekte entdeckt, die hauptsächlich aus den starken Gravitationsstörungen der Mascons resultieren. William Wollenhaupt und Emil Schiesser vom NASA Manned Spacecraft Center in Houston erarbeiteten dann den "Fix", der zuerst bei Apollo 12 angewendet wurde und seine Landung innerhalb von 163 m (535 ft) des Ziels, der zuvor gelandeten Raumsonde Surveyor 3, ermöglichte .

Kartierung

Im Mai 2013 wurde eine NASA-Studie mit Ergebnissen der beiden GRAIL- Sonden veröffentlicht, die Massenkonzentrationen auf dem Erdmond kartiert.

Die chinesische Mission Chang'e 5T1 kartierte auch die Maskonen von Moon.

Maskottchen der Erde

Mascons auf der Erde werden oft mittels Satellitengravimetrie vermessen , wie beispielsweise die GRACE-Satelliten .

Siehe auch

Verweise

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