Astronomica Langrenus

 

I Mascon: Anomale concentrazioni di massa nel

 sottosuolo dei bacini da impatto sulla Luna

Attenzione: Le sovrimpressioni applicate alle immagini del planisfero lunare di "Virtual Moon Atlas" e pubblicate in questa pagina, sono basate sui dati gravimetrici registrati dalla sonda Clementine e compilati da Maria T. Zuber e dal suo gruppo di lavoro presso l'USGS. I dati sono stati inoltre completati con quelli della sonda Lunar Prospector compilati dal Dott. Alan Binder e dal suo gruppo di lavoro. Le sovrimpressioni applicate consentono di visualizzare le anomalie gravimetriche al di sotto delle formazioni lunari. I valori sono espressi in unità di milligals.

Viene definita una "concentrazione di massa", o "mascon" (da "mass concentration"), una regione della Luna o di un pianeta in cui è stata evidenziata una significativa anomalia gravitazionale positiva. Sul nostro satellite, come tipici esempi di Mascon possiamo citare le depressioni dei bacini da impatto (definiti comunemente anche "pianure lunari"). Tra i principali mari, nel cui sottosuolo l'elaborazione dei dati acquisiti dalla sonda Clementine ha rivelato la presenza di anomalie gravitazionali positive, abbiamo i mari Imbrium, Serenitatis, Crisium, Nectaris e Humorum. Per quanto riguarda le strutture superficiali minori, possiamo citare i mari Orientale, Smythii e Humboldtianum, oltre al bordo del cratere Korolev e la zona intorno al cratere Gagarin. Naturalmente anche sul pianeta Marte sono state rilevate concentrazioni di massa unitamente alle rispettive anomalie gravitazionali. A depressioni topografiche in equilibrio isostatico dovrebbero corrispondere variazioni gravitazionali negative, pertanto le anomalie positive rilevate in tali strutture superficiali testimoniano l'esistenza di anomale concentrazioni di massa individuate nel sottosuolo tra la crosta e il mantello, le quali influiscono sulla gravità di determinate zone lunari fino ad interferire sulle orbite basse dei satelliti, al punto da provocarne l'instabilità fino all'inevitabile schianto al suolo. E' importante precisare che nella vastissima regione denominata oceanus Procellarum (enorme mare di basalti vulcanici la cui estensione è pari a 4 milioni di kmq), l'elaborazione dei dati registrati dalla sonda Clementine non ha rivelato la presenza di anomale concentrazioni di massa. Generalmente, le strutture invase a suo tempo da materiale lavico corrisponderebbero ad anomalie gravimetriche positive mentre, ad esempio crateri come Copernico e molti altri il cui fondo non venne mai interessato da considerevoli fuoriuscite di lava, presentano anomalie di segno opposto. (Astronomica Langrenus)

L'origine di questi fenomeni sarebbe da ricercare nella remota e variegata storia geologica della Luna, all'epoca in cui grandi corpi meteoritici (o addirittura asteroidi) sprofondarono nel sottosuolo in seguito ai rispettivi impatti sulla superficie lunare. L'esistenza di anomalie gravitazionali venne rilevata per la prima volta dalla sonda sovietica LUNA 10 accumulando una serie di dati i quali resero plausibile che il campo gravitazionale del nostro satellite potesse indurre perturbazioni più intense del previsto. La loro scoperta è stata accreditata a Paul M. Muller e William Sjogren del Jet Propulsion Laboratory (JPL), i quali nel 1968 applicarono una nuova metodologia operativa per verificare nel modo più accurato possibile i dati di volo relativi alla sonda Lunar Orbiter, col risultato di individuare la correlazione tra le depressioni dei grandi bacini da impatto esistenti sul nostro satellite e le cosiddette anomalie gravitazionali. A specifici gruppi di ricerca venne affidato il compito di chiarire il motivo per cui le sonde Lunar Orbiter incorsero frequentemente in notevoli errori in merito alla determinazione della loro posizione durante le operazioni di verifica dell'affidabilità del sistema di navigazione che sarebbe poi stato adottato dal Progetto Apollo. Il risultato di questo lavoro di ricerca fu la scoperta che le forti anomalie gravitazionali erano state provocate dai Mascon. In seguito, da parte degli scienziati impegnati nel progetto missioni spaziali con equipaggio della NASA, venne messa a punto la metodologia finalizzata a risolvere le problematiche introdotte dai Mascon. (Astronomica Langrenus)

(Nella colonna a destra): Immagini dopo che i dati ottenuti dalla Clementine sono stati corretti con il "metodo di Bouger", che tiene conto della densità del suolo (Fonte "Virtual Moon Atlas")

Legenda metodo Bouger
(Immagine qui sopra): Luna Piena con le pianure lunari. Fonte Astronomica Langrenus    

Fonte dell'immagine sopra a destra e della rispettiva legenda è "Virtual Moon Atlas". La sovrimpressione utilizzata è basata sui dati gravimetrici ottenuti dalla sonda Clementine, per mezzo dei quali è possibile visualizzare le anomalie gravimetriche (Mascon, da mass concentration) rilevate sotto le pianure lunari. Osservando l'immagine dell'emisfero rivolto verso il nostro pianeta (qui sopra a destra), risulta evidente come le maggiori anomalie siano localizzate in corrispondenza dei mari Crisium, Nectaris, Humorum e Serenitatis (colore rossastro, vedere legenda).

n° 1

Legenda metodo Bouger

 

 

 n° 2

Fonte delle immagini che vedete qui sopra e della rispettiva legenda è "Virtual Moon Atlas". La sovrimpressione utilizzata è basata sui dati gravimetrici ottenuti dalla sonda Clementine, per mezzo dei quali è possibile visualizzare le anomalie gravimetriche (Mascon, da "mass concentration") rilevate sotto le pianure lunari. Osservando l'immagine di una parte dell'emisfero NON visibile dalla Terra (qui sopra a destra, n° 2), in considerazione del fatto che le maggiori anomalie vengono evidenziate in corrispondenza dei mari e, visto che l'emisfero lunare a noi invisibille è costituito da una nettissima prevalenza di altipiani altamente craterizzati, possiamo vedere come le citate anomalie siano state effettivamente rilevate proprio nei bacini da impatto Moscoviense e Orientale, rispettivamente in alto a sinistra e in basso a destra nelle immagini n° 1 e n° 2 qui sopra. Abbiamo inoltre l'enorme bacino da impatto Aitken (nell'immagine n° 1 delimitato dalle linee gialle, e nella n° 2 in analoga posizione sul disco lunare) il quale occupa gran parte del settore sud dell'emisfero non visibile dalla Terra. In questo caso veramente atipico, non abbiamo una grande distesa relativamente pianeggiante ma un insieme di grandi crateri che vanno a riempire questa gigantesca voragine che, col suo diametro di 2300 km ed una profondità di 13 km, risulta attualmente il maggiore bacino da impatto esistente nel nostro Sistema Solare. (Astronomica Langrenus)

 (Sotto): Immagini dopo che i dati ottenuti dalla Clementine sono stati corretti con il metodo "Free Air Gravity" , che tiene conto dell'altitudine del suolo (Fonte "Virtual Moon Atlas")

Legenda metodo Free Air Gravity
(Sopra, n° 1): Emisfero rivolto verso la Terra: Trasposizione grafica dei dati Clementine   (Sopra, n° 2): Emisfero NON visibile dalla Terra: Trasposizione grafica dei dati Clementine

Anche in questo caso, la fonte delle immagini che vedete qui sopra e della rispettiva legenda è "Virtual Moon Atlas". La sovrimpressione utilizzata è basata sui dati gravimetrici ottenuti dalla sonda Clementine, per mezzo dei quali è possibile visualizzare le anomalie gravimetriche (Mascon, da "mass concentration") rilevate sotto le pianure lunari. Volendo analizzare una per una le suddette immagini, iniziamo dalla n° 1 (qui sopra a sinistra): L'emisfero lunare rivolto verso il nostro pianeta, in corrispondenza dei mari Imbrium, Serenitatis, Crisium, Humorum e, in misura minore, nel mare Nectaris, rivela la presenza dei cosiddetti MASCON. L'intensità di queste anomalie gravimetriche positive si manifesta ad andamento concentrico i cui massimi livelli, nella maggior parte dei casi, coincidono con la parte centrale dei mari in cui sono stati individuati e sono indicati graficamente con la colorazione grigia, mentre intensità di livello inferiore sono evidenziate con i corrispondenti colori rosso, giallo, verde, fino al livello zero a cui corrisponde la colorazione azzurra/blu. E' importante notare come siano largamente diffuse anche le regioni interessate da anomalie negative, a cui corrisponde la colorazione violacea, mentre è indubbiamente curioso come risulti ridotta l'estensione delle aree in cui prevale il livello appena sotto lo zero, indicato dal corrispondente colore blu scuro. Mentre nei mari già citati prevalgono le anomalie positive, i mari Fecounditatis, Tranquillitatis, Nubium, Frigoris, oltre a gran parte dell'oceanus Procellarum, sono interessati da anomalie gravimetriche negative. Passiamo ora all'immagine n° 2 (qui sopra a destra): Nell'emisfero lunare non visibile dalla Terra vediamo che la presenza di un Mascon di moderata intensità si trova in corrispondenza della parte centrale del mare Orientale (in posizione centrale a destra nell'immagine n° 2), circondata da una vasta zona interessata da anomalia negativa (in colore violaceo). Al contrario, nel sottosuolo del grande bacino da impatto Aitken (esteso nella parte centrale in basso nella stessa immagine n° 2) l'elaborazione dei dati gravimetrici della Clementine ha rivelato la presenza di una vastissima anomalia negativa, indicata graficamente col corrispondente colore violaceo. (Astronomica Langrenus)

Immagini dei mari lunari interessati dai Mascon

(Sotto, nella colonna di sinistra): Immagini dopo che i dati ottenuti dalla Clementine sono stati corretti con il metodo Free Air Gravity, che tiene conto dell'altitudine del suolo (Fonte "Virtual Moon Atlas")

(Astronomica Langrenus)

 

 

 Mare CRISIUM

(Sopra): Mare CRISIUM - Tutta l'area di questa antichissima struttura crateriforme ormai colma di materiali è interessata dalla presenza nel sottosuolo di una anomalia positiva, i cui valori più elevati coincidono con la zona più centrale, indicata graficamente con la colorazione grigia. Da notare come al decrescere dell'anomalia positiva, si va dal rosso fino ai colori azzurro / blu, ai quali corrisponde graficamente il livello zero. Altrettanto interessante la notevole estensione visibile all'esterno del mare Crisium della zona in cui, al contrario, è stata riscontrata una anomalia negativa, indicata graficamente col colore violaceo.

  (Sopra): Immagine Astronomica Langrenus: Luna Piena del 29-10-2012 con la zona interessata
  Mare SERENITATIS

(Sopra): Mare SERENITATIS - Altro esempio di un'area sotto la cui superficie è stata individuata la presenza di una anomala concentrazione di massa con la conseguente anomalia gravitazionale positiva. In questo caso notiamo come il valore più elevato risulta spostato verso il settore centrosud di Serenitatis. Analogamente al mare Crisium, tutta la regione esterna a Serenitatis rivela la presenza di un'anomalia negativa, indicata graficamente col colore violaceo.

  (Sopra): Immagine Astronomica Langrenus: Luna Piena del 29-10-2012 con la zona interessata
  Mare HUMORUM

(Sopra): Mare HUMORUM - Per quanto concerne questa pianura lunare, vale quanto scritto per il mare Crisium. Infatti anche in questo caso l'elaborazione dei dati della sonda Clementine ha rivelato la presenza di un Mascon sotto la sua superficie. Da notare come la struttura concentrica che graficamente rappresenta i valori della citata anomalia sia allungata in senso est/ovest, intorno alla quale si estende una vasta regione con anomalia negativa, indicata graficamente dal colore violaceo.

   (Sopra): Immagine Astronomica Langrenus: Luna Piena del 29-10-2012 con la zona interessata
  Mare IMBRIUM

(Sopra): Mare IMBRIUM - Sarà per la sua grande estensione (890.000 kmq), ma l'anomala concentrazione di massa rilevata nel sottosuolo del mare Imbrium interessa esclusivamente l'area compresa dal cratere Archimedes (escluso), i monti Spitzbergen, mons Piton, mons Pico, i monti Teneriffe, i monti Recti, l'esterno del Sinus Iridum, i crateri Lambert e Timocharis (escluso). In questo caso la restante superficie di Imbrium (per la precisione Sinus Iridum, cratere Plato, catene montuose delle Alpi, Caucasus e Appennini oltre ai crateri Archimedes, Aristillus e Autolycus) risulta interessata dalla colorazione violacea, indicante graficamente un'anomalia negativa.

   (Sopra): Immagine Astronomica Langrenus: Luna Piena del 29-10-2012  con la zona interessata
  Mare NECTARIS

(Sopra): Mare NECTARIS - Interessante l'anomala concentrazione di massa rilevata nel sottosuolo di Nectaris. Infatti, oltre al consueto sviluppo concentrico dei rispettivi livelli di intensità, nel caso specifico vediamo che risulta interessata anche gran parte dell'area del Sinus Asperitatis (la zona che da Nectaris si estende verso il sud di Tranquillitatis), anche se con minore intensità.

   (Sopra): Immagine Astronomica Langrenus: Luna Piena del 29-10-2012 con la zona interessata
  Mare NUBIUM

(Sopra): Mare NUBIUM - In questo caso prevale la colorazione violacea, che graficamente ci indica la presenza di un'anomalia negativa.

   (Sopra): Immagine Astronomica Langrenus: Luna Piena del 29-10-2012 con la zona interessata
  Mare TRANQUILLITATIS

(Sopra): Mare TRANQUILLITATIS - Altro mare lunare in cui prevale un'anomalia negativa (colore viola), mentre nel settore ovest di Tranquillitatis possiamo osservare una moderata concentrazione di massa con massimi valori in corrispondenza del cratere quasi sepolto Lamont.

   (Sopra): Immagine Astronomica Langrenus: Luna Piena del 29-10-2012 con la zona interessata
  Sinus AESTUUM

(Sopra): Sinus AESTUUM - La colorazione gialla/verde rivela graficamente la presenza di una moderata concentrazione di massa.

   (Sopra): Immagine Astronomica Langrenus: Luna Piena del 29-10-2012 con la zona interessata
  Mare FECOUNDITATIS

 

(Sopra): Mare FECOUNDITATIS - Anomala concentrazione di massa su valori moderati nella parte più centrale di Fecounditatis, mentre tutto intorno è presente una vastissima area in cui prevale un'anomalia negativa.

   (Sopra): Immagine Astronomica Langrenus: Luna Piena del 29-10-2012 con la zona interessata
  Mare FRIGORIS

(Sopra): Mare FRIGORIS - Il mare lunare posizionato più a settentrione esibisce zone con anomalia negativa alternata a deboli concentrazioni di massa.

   (Sopra): Immagine Astronomica Langrenus: Luna Piena del 29-10-2012 con la zona interessata
  Sinus MEDII

(Sopra): Sinus MEDII - La netta prevalenza della colorazione verde, graficamente ci indica che questo piccolo mare situato al centro del disco lunare è interessato da una concentrazione di massa molto debole, praticamente in prossimità del valore pari a zero.

   (Sopra): Immagine Astronomica Langrenus: Luna Piena del 29-10-2012 con la zona interessata
  Mare VAPORUM

(Sopra): Mare VAPORUM - La trasposizione grafica dei dati rilevati dalla sonda Clementine rivela valori inferiori allo zero (colore blu scuro).

   (Sopra): Immagine Astronomica Langrenus: Luna Piena del 29-10-2012 con la zona interessata

Legenda metodo Free Air Gravity

  

(Sopra): Mare ORIENTALE - Siamo nell'emisfero lunare NON visibile dalla Terra, con al centro di questa immagine il mare Orientale. Il settore più centrale di questo grande bacino da impatto (diametro di 900 km con due anelli montuosi concentrici: Monti Rook l'anello interno e monti Cordillera l'anello più esterno) rivela la presenza di un Mascon di livello moderato, sia in intensità che in estensione, indicato graficamente con la colorazione gialla/arancio. Analogamente ad altre simili situazioni, al decrescere del livello della corrispondente anomalia gravitazionale positiva, sono state assegnate le rispettive colorazioni arancio / giallo / verde, fino al livello zero indicato con la tonalità azzurra / blu (vedere legenda qui sopra a destra). E' molto interessante notare come l'area centrale di questo bacino, di limitata estensione in cui esiste l'anomalia positiva, sia a sua volta posizionata al centro di una anomalia di segno opposto (indicata graficamente con la colorazione viola) ed estesa a gran parte del mare Orientale. All'esterno dell'area interessata dall'anomalia negativa, l'elaborazione dei dati ha rilevato il ritorno al livello zero (colore blu/azzurro) fino a valori corrispondenti ad un graduale incremento dell'anomalia gravitazionale positiva, indicata graficamente con i colori verde / giallo / arancio. (Astronomica Langrenus)

Legenda metodo Free Air Gravity

  

(Sopra): Bacino AITKEN - Sempre nell'emisfero lunare NON visibile dalla Terra, al centro di questa immagine vediamo il grande bacino da impatto Aitken. Al contrario di quanto visto per il mare Orientale, l'elaborazione dei dati gravimetrici della sonda Clementine ha rivelato la presenza di una vastissima anomalia negativa, indicata graficamente col corrispondente colore violaceo. Con Orientale e Aitken abbiamo a che fare con due grandi bacini da impatto col particolare di non poco conto che, mentre il primo (Orientale) è costituito da due anelli montuosi concentrici ed un fondo relativamente pianeggiante, il secondo (Aitken), gigantesca voragine con diametro di 2300 km e profondità di 13000 metri, è un insieme di numerosi grandi crateri con diametri fino a varie centinaia di km, detenendo con pieno diritto il titolo di maggiore bacino da impatto esistente finora nel nostro sistema solare. (Astronomica Langrenus)

Immagini dei metodi Free Air Gravity e Bouger a confronto:

(Sotto): Emisfero lunare VISIBILE dalla Terra: Immagine dopo che i dati Clementine sono stati corretti con il metodo "Free Air Gravity", che tiene conto dell'ALTITUDINE del suolo (Fonte "Virtual Moon Atlas")   (Sotto): Emisfero lunare VISIBILE dalla Terra: Immagine dopo che i dati sono stati corretti con il metodo "Bouger" , che tiene conto della DENSITA' del suolo (Fonte "Virtual Moon Atlas")
Emisfero lunare VISIBILE dalla Terra: Nelle due immagini qui sopra, vediamo il medesimo emisfero in base al differente metodo utilizzato per la correzione dei dati registrati dalla sonda Clementine.
(Sotto): Emisfero lunare NON VISIBILE dalla Terra: Immagine dopo che i dati sono stati corretti con il metodo "Free Air Gravity" , che tiene conto dell'ALTITUDINE del suolo (Fonte "Virtual Moon Atlas")   (Sotto): Emisfero lunare NON VISIBILE dalla Terra: Immagine dopo che i dati sono stati corretti con il metodo "Bouger" , che tiene conto della DENSITA' del suolo (Fonte "Virtual Moon Atlas")
Emisfero lunare NON VISIBILE dalla Terra: Nelle due immagini qui sopra, vediamo il medesimo emisfero in base al differente metodo utilizzato per la correzione dei dati registrati dalla sonda Clementine.

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