В сентябре 2011 года запуском в космос двух космических аппаратов стартовал проект GRAIL (The Gravity Recovery and Interior Laboratory; «grail» с англ. — «грааль»), 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 космических 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. 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 раньше не могли «разглядеть». 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 ранее не удавалось «разрешить».
Кроме того проект GRAIL проливает свет на то, какую роль может играть 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 оказывается порядка 2550 кг/м3). Толщина коры по расчетам команды ученых составляет 35-40 км.
О ранней истории Луны сложно судить по геологическим особенностям ее поверхности, в связи с тем, что она подвергалась многочисленным бомбардировкам, но миссия GRAIL позволила «заглянуть» под лунную поверхность. Джеффри Эндрюс-Ханна из Колорадской горной школы (США) воспользовался этой возможностью и возглавил исследование, в котором было обнаружено, что кора Луны испещрена дайками — трещинами, заполненными остывшей магмой.
Дайки могли сформироваться в далеком прошлом Луны в результате расширения литосферы.
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.