Учёные прибегли к комбинации данных, собранных во время двух миссий NASA, дабы более детально изучить искривлённую форму Луны и выяснить, как именно она изменяется под влиянием Земли.
Команда задействовала результаты исследований АМС NASA «Lunar Reconnaissance Orbiter», которая изучает единственный естественный спутник Земли с 2009 года, а также данные миссии Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL). Виду того, что, находясь на орбите, космические аппараты имеют возможность исследовать всю Луну, а не только её видимую с Земли сторону, это исследовательская кампания вызвала резонанс в астрономических кругах.
По словам Erwan Mazarico из Массачусетского технологического института в Кембридже (штат Массачусетс), деформация Луны — это одно из последствий гравитационного воздействия Земли, которое крайне сложно измерить, тем не менее учёные могут изучать эту аномалию благодаря подсказкам, хранящимся в недрах спутника.
Взаимное гравитационное влияние Земли и Луны настолько мощно, что оно способно деформировать форму обеих тел. Как результат, наша планета и её спутник по форме становятся больше похожими на куриные яйца, «заострённые» стороны которых обращены друг к другу. Наиболее известные эффекты гравитационного влияния Луны на Землю — это морские отливы и приливы, при которых на противоположных сторонах нашей планеты образуются выпуклости. В мировом океане этот эффект выражен намного сильнее, нежели твёрдой коре (выпуклость воды больше), так как вода может свободно перемещаться. Эффект гравитационного воздействия Земли на Луну, получивший название лунный прилив, более трудно обнаружить, так как Луна достаточно твердая за исключением небольшого ядра. Тем не менее, если гравитация Земли сильна, высота выпуклости на видимой стороне Луны может составить порядка 51 см. Можно предположить, что подобных размеров выпуклость образуется и на противоположной стороне спутника.
Со временем местоположение выпуклости может перемещаться, но не больше, чем на несколько сантиметров. Хотя Луна обращена к нашей планете всегда одной и той же стороной из-за специфического наклона и формы орбиты, она перемещается в пределах небольшого участка неба. Выпуклость «реагирует» на движение Земли, подобно партнёрше во время парного танца, следуя за своим «лидером» по пятам.
По словам Mike Barker из Sigma Space Corporation, базируемой в Goddard Space Flight Cente, который является соавтором нового исследования, опубликованного в «Geophysical Research Letters», если бы на Луне ничего не менялось — не было лунных приливов или прилив был бы статичен — то каждый раз, когда учёные измеряли поверхностною высоту в определённом месте, они бы получали одинаковые значения.
Ранее проводилось несколько исследований этих едва уловимых изменений с Земли. Но только после появления «LRO» и «GRAIL», обеспечивающих достаточное разрешение, учёные смогли увидеть лунные приливы с орбиты.
Для поиска «подписей» прилива, учёные использовали данные, собранные прибором Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) автоматической межпланетной станции «LRO», который отображает высоту поверхностных образований Луны. Команда учёных выбрала участки Луны, над которыми космический аппарат пролетал более чем один раз, причем каждый раз по другому маршруту. В целом было отобрано более 350 тысяч мест как на видимой, так и на «затенённой» стороне Луны.
Исследователи чрезвычайно детально сопоставляли измерения, проведённые в одном и том же месте, и выяснили, что высота выпуклости то увеличивалась, то вновь возвращалась к прежним значениям. Подобного рода изменения, по мнению учёных, указывают на то, что что выпуклость периодически меняет свое местоположение.
Самое важно в этом процессе заключалось в том, чтобы точно измерить как далеко над поверхностью Луны находился «LRO» по время каждого измерения. Для воссоздания орбиты автоматической межпланетной станции исследователи нуждалась в детализированной карте гравитационного поля Земли. И здесь учёным на помощь пришла миссия «GRAIL».
По словам координатора проекта «LRO» John Keller из Goddard Space Flight Center, это исследование обеспечило более прямое измерение лунного прилива.
Хорошей новостью для учёных стало то, что новые данные полностью согласуются с ранее полученными результатами. Предполагаемые размеры выпуклости подтвердили предыдущие измерения. Ещё одна весьма интересная особенность — общая жёсткость Луны также совпала с ранее полученными результатами.
По словам David Smith, главного исследователя LOLA, это исследование демонстрирует силу интеграционных возможностей этих двух миссий. Получение информации о лунных приливах из данных LOLA было бы невозможным без гравитационной модели Луны, предоставленной миссией GRAIL, подытожил учёный.
