Исследователи разрабатывают новую технику, помогающую визуализировать сложные внутренние слои и аномальные структуры внутри планетарных тел, включая Луну.
Знакомство с планетами или их спутниками изнутри не так просто. Подобно Земле и ее Луне, многие небесные тела многослойны и могут содержать аномальные внутренние особенности, отражающие сложную историю их формирования, столкновения с другими телами и текущую планетарную динамику.
Аномальные структуры внутри планет и спутниками, которые имеют разную плотность по сравнению с их окружением, могут быть обнаружены с помощью гравитационных данных. Следует учитывать и силу притяжения, действующую на космический корабль, летящий выше или ниже в разных местах.
Вычислительные методы, известные как гравитационная инверсия, связывают различия в ускорении силы тяжести с различиями во внутренней структуре плотности. Теперь Кристель Искьердо и его коллеги представляют новую технику, которая может помочь исследователям сделать вывод о глобальной структуре планеты или ее спутнике на основе данных об ускорении гравитации, измеренных орбитальным космическим аппаратом. Выводы опубликованы в журнале Earth and Space Science.
По сравнению с традиционными методами новый метод, получивший название THEBOOGIe (сокращение от межпространственной иерархической байесовской объектно-ориентированной гравитационной инверсии), обеспечивает большую гибкость при вводе известных геологических и географических данных и не требует от исследователей ввода интересующего диапазона глубин или информации.
THEBOOGIe применяет байесовский статистический подход, который начинается со случайно сгенерированной модели внутренней части планеты или луны. Затем модель уточняется с помощью сотен тысяч итераций, пока она не будет наилучшим образом соответствовать входным гравитационным, геологическим и географическим данным.
Исследователи протестировали подход, применив его для определения внутренней структуры Луны с использованием синтетических входных гравитационных данных, которые были репрезентативными для реальных лунных данных. Они обнаружили, что метод правильно определил местоположение и ширину аномалий плотности в лунной коре и мантии. Однако он завышал вертикальную мощность аномалий земной коры.
Исследователи отмечают, что THEBOOGIe хорошо подходит для дополнения моделей недр планет на основе сейсмических данных и для определения внутренних особенностей тел меньшего размера без идеально слоистой структуры. Они также отмечают, что гибкость и статистическая надежность THEBOOGIe могут помочь ученым визуализировать внутреннюю часть планет и их спутников, для которых отсутствуют сейсмические и геофизические данные.
Больше информации: Kristel Izquierdo et al, An Object‐Oriented Bayesian Gravity Inversion Scheme for Inferring Density Anomalies in Planetary Interiors, Earth and Space Science (2023). DOI: 10.1029/2023EA002853
