Das Miniatur-Hochfrequenzradarinstrument (min-RF) an Bord des Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) enthüllt einige interessante Dinge darüber, wie sich Aufprallschmelzen um Krater auf dem Mond bilden. Über Krater und Ejekta ist viel bekannt, weil sie auf den Planetenoberflächen so spektakuläre Merkmale aufweisen. Die Schmelze ist jedoch ein eher untergeordneter Bestandteil des Aufprallprozesses und daher nicht so leicht zu beobachten. Über Schlagschmelzen ist daher relativ wenig bekannt. Jetzt helfen neue Daten des Mini-RF-Radarinstruments, diese Wissenslücke zu schließen und bieten auch Einblicke in zukünftige Landeplätze auf dem Mond.
Radar ist ein aktives Fernerkundungssystem, dh es sendet ein Signal und zeichnet dann auf, was zurückprallt, und liefert Informationen über die angetroffenen Oberflächen. Wenn das übertragene Signal auf eine glatte Oberfläche trifft, hat das zurückgegebene Signal eine Polarisationsrichtung, die der übertragenen entgegengesetzt ist. Wenn die Oberfläche jedoch rau ist, kann das Signal mehr als einmal abprallen und jedes Mal die Polarisation wechseln, sodass die zurückgegebene Polarisation mit den übertragenen Signalen übereinstimmt. Durch Steuern der Polarisation des übertragenen Signals und Überwachen der Polarisation der zurückgegebenen Signale können Forscher das Verhältnis der Zirkularpolarisation mit gleicher und entgegengesetzter Richtung berechnen, ein Parameter, der als CPR bezeichnet wird. Glatte Oberflächen haben eine niedrige CPR, während raue Oberflächen eine hohe CPR haben.
Das Mini-RF sendet im Radar-S-Band bei Wellenlängen von 12,6 cm und gibt Aufschluss über die Oberflächenrauheit auf der 12,6-cm-Skala. Beispielsweise erscheint ein Sandstrand, der mit Sandkörnern bedeckt ist, die etwa 1 bis 2 mm groß sind (viel kleiner als die übertragene Wellenlänge), für den Mini-RF glatt (mit niedrigen CPR-Werten). Ein Strand mit handgroßen Kieselsteinen (ungefähr so groß wie die übertragene Wellenlänge) erscheint jedoch rau (mit hohen CPR-Werten). Es ist wichtig zu beachten, dass diese Art von Informationen derzeit nicht aus unseren vorhandenen Bilddaten verfügbar ist, die selbst im besten Fall nur Probleme im 50-cm-Maßstab lösen können. Darüber hinaus kann das Mini-RF-Radar bis zu 1 m unter die Oberfläche eindringen und Informationen über vergrabene Oberflächen liefern.
Dr. Lynn Carter und ein Forscherteam des Goddard Space Flight Center der NASA, der Johns Hopkins University und des Lunar and Planetary Institute haben sich mit den Mini-RF-Daten befasst und sich mit Aufprallschmelzen um eine Vielzahl von Kratern befasst. Sie fanden heraus, dass Aufprallschmelzteiche und -flüsse tendenziell CPR-Werte aufweisen, die größer sind als die umgebenden Nichtschmelzregionen. Dies bedeutet, dass Mini-RF-Daten verwendet werden können, um Schmelzmaterialien, einschließlich vergrabener, zu finden und zu identifizieren! Dr. Carter und ihr Team haben aus ihrer begrenzten Umfrage herausgefunden, dass Aufprallschmelzteiche und -flüsse auf dem Mond häufiger auftreten als bisher bekannt. Mit mehr Arbeit werden sie in der Lage sein, die Anzahl und Größe von Schmelzteichen und Flüssen um Mondkrater besser zu katalogisieren und so besser zu verstehen, wie viel Schmelze durch Stöße erzeugt wird und wie sie sich bewegt.
Dr. Carter und ihr Team stellten außerdem fest, dass die Rauheitswerte innerhalb einzelner Schmelzteiche oder Flüsse variieren können. Raue Oberflächen können das Zusammenballen einer teilweise abgekühlten Kruste darstellen, wenn diese von der noch flüssigen Schmelze darunter gedrückt wird. Solche Druckkämme sind in terrestrischen Lavaströmen zu sehen. Glatte Oberflächen können Schmelzen darstellen, die schnell abkühlen, oder die letzten Schmelzen, die an einem Teich ankommen (und daher nicht durch mehr einströmende Schmelze gedrückt werden). Aber selbst die „glatten“ Schmelzen, die in visuellen Bildern ziemlich flach erscheinen, weisen tendenziell sehr hohe CPR-Werte auf, was darauf hinweist, dass sie tatsächlich sehr rau sind. Das Schmelzmaterial enthält wahrscheinlich viele feste Gesteins- und Auswurfabfälle (was wir in den derzeit verfügbaren Bildern nicht sehen können), um sie in diesem Maßstab so rau zu machen. Um zu verstehen, wie diese Art von Oberfläche aussehen könnte, können wir terrestrische a'a-Strömungen betrachten (die tatsächlich etwas weniger rau sind als Mondschmelzen).
Diese Arbeit hat wichtige Auswirkungen auf die zukünftige Monderkundung. Stellen Sie sich vor, wie schwierig es wäre, auf einer Oberfläche zu landen, die bei einer Strömung so rau ist. Aus diesem Grund arbeiten Wissenschaftler bei der Standortauswahl sehr hart daran, glatte Bereiche für die Landung von Raumfahrzeugen zu identifizieren. Wenn jedoch Oberflächen, die in visuellen Bildern extrem glatt aussehen, tatsächlich rau wie ein Fluss sind, kann dies ein Problem darstellen. Mini-RF-Daten könnten hilfreich sein, um solche rauen Regionen zu identifizieren und sie nicht zu berücksichtigen.
Quelle: Erste Beobachtungen von Mondaufprallschmelzen und Auswurfströmen mit dem Mini-RF-Radar, Carter et al., Journal of Geophysical Research V117, 2012, doi: 10.1029 / 2011JE003911.
