Lunar Reconnaissance Orbiterin (LRO) miniatyyri radiotaajuinen (min-RF) tutkainstrumentti paljastaa mielenkiintoisia asioita siitä, kuinka iskusulamia muodostuu Kuun kraatterien ympärille. Iskut muodostavat kraatterin, ejectan (jauhettu kivi, joka heitetään kraatterin ympärille) ja sulaa. Kraattereista ja ejectoista tiedetään paljon, koska ne muodostavat niin upeita piirteitä planeetan pinnoilla. Mutta sula on melko vähäinen osa iskuprosessia, joten sitä ei ole yhtä helppo havaita. Iskusulatuksista tiedetään siis suhteellisen vähän. Nyt mini-RF-tutkalaitteen uudet tiedot auttavat täyttämään tämän tiedon aukon ja tarjoavat myös käsityksen tulevista laskeutumispaikoista Kuulle.
Tutka on aktiivinen kaukokartoitusjärjestelmä, mikä tarkoittaa, että se lähettää signaalin ja sitten tallentaa, mitä pomppii takaisin ja antaa tietoa kohdatuista pinnoista. Jos lähetetty signaali osuu tasaiselle pinnalle, palautetulla signaalilla on polarisaatiosuunta, joka on päinvastainen kuin lähetetty. Mutta jos pinta on karkea, signaali voi pomppia useammin kuin kerran ja vaihtaa polarisaatiota joka kerta, joten palautettu polarisaatio on sama kuin lähetetyt signaalit. Ohjaamalla lähetetyn signaalin polarisaatiota ja tarkkailemalla palautettujen signaalien polarisaatiota, tutkijat voivat laskea saman ja vastakkaisen ympyräpolarisaation suhteen, jota kutsutaan CPR-parametriksi. Sileillä pinnoilla on alhainen CPR, kun taas karkeilla pinnoilla on korkea CPR.
Tämän sulan karkeassa osassa näkyy paineharjoja, jossa alla oleva neste työnsi jäähtynyttä kuorta ja nippusi sen pöytäliinaksi. Mutta myös tämän sulan sileät osat sisältävät lukuisia kivihiukkasia, joita ei voi nähdä tämän LRO-kapeakulmaisen kamerakuvan mittakaavassa.
Kuvan luotto: NASA/GSFC/Arizona State University.
Napsauta kuvaa tutkiaksesi tämän alueen LROC-tietoja tarkemmin.
Mini-RF lähettää tutkan S-kaistalla, 12,6 cm:n aallonpituuksilla ja kertoo näin pinnan karheudesta 12,6 cm:n asteikolla. Esimerkiksi hiekkaranta, joka on peitetty noin 1-2 mm:n kokoisilla hiekkajyväisillä (paljon pienempi kuin lähetetty aallonpituus), näyttää Mini-RF:lle sileältä (alhaiset CPR-arvot). Mutta käden kokoisilla kivillä peitetty ranta (noin lähetetyn aallonpituuden kokoinen) näyttää karkealta (sillä on korkeat CPR-arvot). On tärkeää huomata, että tällaista tietoa ei tällä hetkellä ole saatavilla olemassa olevasta kuvadatasta, joka parhaimmillaankin pystyy ratkaisemaan asioita vain 50 cm:n mittakaavassa. Lisäksi mini-RF-tutka voi tunkeutua jopa 1 metrin syvyyteen pinnan alle ja antaa tietoa myös haudatuista pinnoista.
Mini-RF-tietojen parissa työskentelevä tohtori Lynn Carter ja tutkijaryhmä NASA Goddard Space Flight Centrestä, Johns Hopkins -yliopistosta ja Lunar and Planetary Institutesta ovat tarkastelleet törmäyssulamia useiden kraatterien ympärillä. He havaitsivat, että iskusulamisaltailla ja -virroilla on yleensä suurempi CPR-arvot kuin ympäröivillä ei-sulamisalueilla. Tämä tarkoittaa, että mini-RF-dataa voidaan käyttää sulatemateriaalien löytämiseen ja tunnistamiseen, mukaan lukien haudatut materiaalit! Rajoitetun tutkimuksensa perusteella tohtori Carter ja hänen tiiminsä ovat havainneet, että iskusulamislammet ja -virrat ovat Kuussa yleisempiä kuin aiemmin tiedettiin. Lisäämällä työtä he pystyvät luetteloimaan paremmin sulamien lampien ja kuun kraatterien ympärillä olevien virtausten lukumäärän ja koon, mikä parantaa ymmärrystämme siitä, kuinka paljon sulaa iskuista syntyy ja kuinka se kulkee.
Tohtori Carter ja hänen tiiminsä havaitsivat myös, että yksittäisissä sulamislammikoissa tai virtauksissa karheusarvot voivat vaihdella. Karkeat pinnat voivat edustaa osittain jäähtyneen kuoren kasaantumista, kun alla oleva nestemäinen sulate työntää sitä. Tällaisia paineharjuja nähdään maanpäällisissä laavavirroissa. Sileät pinnat voivat edustaa nopeasti jäähtyneitä sulatteita tai viimeisiä lammeen saapuvia sulatteita (jotka eivät ole alttiita sisäänvirtaavan sulan työntämiselle). Mutta jopa 'sileillä' sulailla, jotka näyttävät melko tasaisilta visuaalisissa kuvissa, on yleensä erittäin korkeat elvytysarvot, mikä osoittaa, että ne ovat itse asiassa erittäin karkeita. Sulamateriaalissa on luultavasti paljon kiinteää kiveä ja ejecta-romua (jota emme näe tällä hetkellä saatavilla olevissa kuvissa), mikä tekee niistä niin karkeita tässä mittakaavassa. Ymmärtääksemme, miltä tällainen pinta saattaa näyttää, voimme harkita maanpäällisiä a'a-virtoja (jotka ovat itse asiassa hieman vähemmän karkeita kuin kuun sulat).
Tällä työllä on tärkeitä seurauksia tulevalle kuuntutkimukselle. Kuvittele, kuinka vaikeaa olisi laskeutuminen a'a-virralla niin karulle pinnalle. Tästä syystä paikanvalintatutkijat työskentelevät kovasti löytääkseen sileät alueet avaruusalusten laskeutumiseen. Kuitenkin, jos pinnat, jotka näyttävät visuaalisissa kuvissa erittäin sileiltä, ovat todella karkeita kuin a'a-virtaus, tämä voi aiheuttaa ongelman. Mini-RF-tiedoista voi olla apua tällaisten karkeiden alueiden tunnistamisessa ja niiden poistamisessa.
Jopa 'pehmeät' iskusulamisvirrat ovat karkeampia kuin tämä Havaijin Kamoamoa-halkeaman purkauksen aiheuttama a'a-virtaus. Kuvan luotto: Yhdysvaltain sisäministeriö, U.S. Geological Survey.
Lähde: Alustavat havainnot Kuun törmäyssulamista ja ejecta-virroista Mini-RF-tutkalla, Carter et al., Journal of Geophysical Research V117, 2012, doi: 10.1029/2011JE003911 .