Concentration de masse (astronomie) - Mass concentration (astronomy)

Topographie (en haut) et signal de gravité correspondant (en bas) de la jument lunaire Smythii contenant un mascon important.

En astronomie et en astrophysique , une concentration de masse (ou mascon ) est une région d'une planète ou de la croûte lunaire qui contient une grande anomalie gravitationnelle positive . En général, le mot « mascon » peut être utilisé comme nom pour désigner une distribution excessive de masse sur ou sous la surface d'un corps astronomique (par rapport à une moyenne appropriée), comme on en trouve autour d' Hawaï sur Terre. Cependant, ce terme est le plus souvent utilisé pour décrire une structure géologique qui a une anomalie gravitationnelle positive associée à une caractéristique (par exemple un bassin déprimé) qui aurait pu autrement avoir une anomalie négative, comme les « bassins mascons » sur la Lune .

Mascons lunaires

La Lune est le corps majeur le plus gravitationnellement « grumeleux » connu dans le système solaire. Ses plus gros maçons peuvent faire pendre un fil à plomb d'environ un tiers de degré à la verticale, pointant vers le maçon, et augmenter la force de gravité d'un demi pour cent.

Des exemples typiques de bassins mascons sur la Lune sont les bassins d'impact Imbrium , Serenitatis , Crisium et Orientale , qui présentent tous des dépressions topographiques importantes et des anomalies gravitationnelles positives. Des exemples de bassins Mascon sur Mars comprennent les bassins Argyre , Isidis et Utopia . Des considérations théoriques impliquent qu'un faible équilibre topographique en équilibre isostatique présenterait une légère anomalie gravitationnelle négative. Ainsi, les anomalies gravitationnelles positives associées à ces bassins d'impact indiquent qu'une certaine forme d'anomalie de densité positive doit exister dans la croûte ou le manteau supérieur qui est actuellement supporté par la lithosphère . Une possibilité est que ces anomalies soient dues à des laves basaltiques marines denses , qui pourraient atteindre jusqu'à 6 kilomètres d'épaisseur pour la Lune. Bien que ces laves contribuent certainement aux anomalies gravitationnelles observées, le soulèvement de l'interface croûte-manteau est également nécessaire pour expliquer leur ampleur. En effet, certains bassins maçonniques sur la Lune ne semblent être associés à aucun signe d'activité volcanique. Des considérations théoriques dans les deux cas indiquent que tous les mascons lunaires sont super-isostatiques (c'est-à-dire soutenus au-dessus de leurs positions isostatiques). L'immense étendue de volcanisme basaltique associé à Oceanus Procellarum ne possède pas d'anomalie gravitationnelle positive.

Origine des maçons lunaires

Depuis leur identification en 1968, l'origine des mascons sous la surface de la Lune a fait l'objet de nombreux débats, mais est maintenant considérée comme étant le résultat de l'impact d' astéroïdes lors du dernier bombardement lourd .

Effet des mascons lunaires sur les orbites des satellites

Les mascons lunaires modifient suffisamment la gravité locale au-dessus et autour d'eux pour que les orbites satellites basses et non corrigées autour de la Lune soient instables sur une échelle de temps de plusieurs mois ou années. Les petites perturbations dans les orbites s'accumulent et finissent par déformer suffisamment l'orbite pour que le satellite heurte la surface.

Du fait de ses maçons, la Lune ne possède que quatre zones d'inclinaison « orbite gelée » où un satellite lunaire peut rester indéfiniment en orbite basse. Des sous-satellites lunaires ont été lancés lors de deux des trois dernières missions d'atterrissage lunaire habitées Apollo en 1971 et 1972; le sous - satellite PFS-2 sorti d' Apollo 16 devait rester en orbite pendant un an et demi, mais n'a duré que 35 jours avant de s'écraser sur la surface lunaire. Ce n'est qu'en 2001 que les maçons ont été cartographiés et que les orbites gelées ont été découvertes.

L' orbiteur Luna-10 a été le premier objet artificiel à orbiter autour de la Lune et il a renvoyé des données de suivi indiquant que le champ gravitationnel lunaire provoquait des perturbations plus importantes que prévu, probablement en raison de la "rugosité" du champ gravitationnel lunaire. Les mascons lunaires ont été découverts par Paul M. Muller et William L. Sjogren du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA en 1968 à partir d'une nouvelle méthode analytique appliquée aux données de navigation très précises du vaisseau spatial sans pilote pré-Apollo Lunar Orbiter . Cette découverte a permis d'observer la corrélation constante de 1:1 entre les très grandes anomalies de gravité positive et les bassins circulaires déprimés sur la Lune. Ce fait impose des limites clés aux modèles tentant de suivre l'histoire du développement géologique de la Lune et d'expliquer les structures internes lunaires actuelles.

À cette époque, l'un des projets les plus prioritaires de la NASA " Tiger Team " était d'expliquer pourquoi le vaisseau spatial Lunar Orbiter utilisé pour tester la précision de la navigation du projet Apollo enregistrait des erreurs dans la position prévue de dix fois la spécification de la mission (2 kilomètres au lieu de 200 mètres). Cela signifiait que les zones d'atterrissage prévues étaient 100 fois plus grandes que celles soigneusement définies pour des raisons de sécurité. Les effets orbitaux lunaires résultant principalement des fortes perturbations gravitationnelles des maçons ont finalement été révélés comme la cause. William Wollenhaupt et Emil Schiesser du Manned Spacecraft Center de la NASA à Houston ont ensuite élaboré le "correctif" qui a été appliqué pour la première fois à Apollo 12 et a permis son atterrissage à moins de 163 m (535 pieds) de la cible, le vaisseau spatial Surveyor 3 précédemment atterri .

Cartographie

En mai 2013, une étude de la NASA a été publiée avec les résultats des sondes jumelles GRAIL , qui ont cartographié les concentrations de masse sur la Lune.

La mission chinoise Chang'e 5T1 a également cartographié les mascons de Moon.

les maçons de la terre

Les maçons sur Terre sont souvent mesurés par gravimétrie satellitaire , comme les satellites GRACE .

Voir également

Les références

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  8. ^ Jennifer Ross-Nazzal (7 décembre 2006). "PROJET D'HISTOIRE ORALE DU CENTRE SPATIAL DE LA NASA JOHNSON Transcription de l'histoire orale 2" (PDF) . Centre spatial Johnson de la NASA . Consulté le 12 novembre 2015 . A peu près à cette époque, Wilbur R. Wollenhaupt, qui passait par Bill, rejoignit notre groupe. Il avait une vaste expérience en navigation au sol au JPL. Il était assez familier avec les trackers JPL Deep Space Network (DSN) sur lesquels les trackers Apollo ont été modelés.
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Lectures complémentaires