Het miniatuurradiofrequentie (min-RF) radarinstrument aan boord van de Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) onthult een aantal interessante dingen over hoe inslagsmeltingen rond kraters op de maan ontstaan. Er is veel bekend over kraters en ejecta, omdat ze zulke spectaculaire kenmerken vormen op de planeetoppervlakken. Maar smelt is een vrij klein onderdeel van het impactproces en is daarom niet zo gemakkelijk waar te nemen. Over inslagsmeltingen is dus relatief weinig bekend. Nu helpen nieuwe gegevens van het mini-RF-radarinstrument deze kenniskloof te vullen en bieden ze ook inzicht in toekomstige landingsplaatsen op de maan.
Radar is een actief teledetectiesysteem, wat betekent dat het een signaal uitzendt en vervolgens registreert wat terugkaatst en informatie geeft over de oppervlakken die zijn aangetroffen. Als het verzonden signaal een glad oppervlak raakt, heeft het geretourneerde signaal een polarisatierichting die tegengesteld is aan wat werd verzonden. Maar als het oppervlak ruw is, kan het signaal meer dan eens stuiteren, waarbij elke keer van polarisatie wordt gewisseld, zodat de geretourneerde polarisatie hetzelfde is als de verzonden signalen. Door de polarisatie van het verzonden signaal te regelen en de polarisatie van de geretourneerde signalen te volgen, kunnen onderzoekers de verhouding tussen circulaire polarisatie met dezelfde betekenis en tegengestelde zin berekenen, een parameter die reanimatie wordt genoemd. Gladde oppervlakken hebben een lage reanimatie, terwijl ruwe oppervlakken een hoge reanimatie hebben.
De mini-RF zendt uit in de radar S-band, bij golflengten van 12,6 cm, en vertelt ons zo over oppervlakteruwheid op de 12,6 cm schaal. Een zandstrand bedekt met zandkorrels die ongeveer 1-2 mm groot zijn (veel kleiner dan de uitgezonden golflengte), ziet er bijvoorbeeld glad uit voor de Mini-RF (heeft lage CPR-waarden). Maar een strand bedekt met kiezelstenen van handformaat (ongeveer de grootte van de uitgezonden golflengte) zal ruw lijken (heeft hoge CPR-waarden). Het is belangrijk op te merken dat dit soort informatie momenteel niet beschikbaar is uit onze bestaande beeldgegevens, die zelfs op zijn best alleen dingen op de schaal van 50 cm kunnen oplossen. Bovendien kan de mini-RF-radar tot 1 m onder het oppervlak doordringen en ook informatie geven over ondergrondse oppervlakken.
In samenwerking met de mini-RF-gegevens hebben Dr. Lynn Carter en een team van onderzoekers van NASA Goddard Space Flight Center, Johns Hopkins University en het Lunar and Planetary Institute gekeken naar inslagsmeltingen rond verschillende kraters. Ze ontdekten dat impact-smeltvijvers en -stromen de neiging hebben reanimatiewaarden te hebben die groter zijn dan de omliggende niet-smeltgebieden. Dit betekent dat mini-RF-gegevens kunnen worden gebruikt om smeltmaterialen te vinden en te identificeren, inclusief begraven! Uit hun beperkte onderzoek hebben Dr. Carter en haar team ontdekt dat inslagsmeltvijvers en -stromen vaker voorkomen op de maan dan voorheen bekend was. Met meer werk zullen ze het aantal en de grootte van smeltvijvers en stromen rond maankraters beter kunnen catalogiseren, waardoor we beter begrijpen hoeveel smelt wordt geproduceerd door inslagen en hoe het zich verplaatst.
Dr. Carter en haar team ontdekten ook dat binnen individuele smeltvijvers of stromen de ruwheidswaarden kunnen variëren. Ruwe oppervlakken kunnen een opeenhoping van een gedeeltelijk gekoelde korst vertegenwoordigen wanneer deze wordt geduwd door de nog vloeibare smelt eronder. Dergelijke drukruggen worden gezien in terrestrische lavastromen. Gladde oppervlakken kunnen smelten vertegenwoordigen die snel afkoelen, of de laatste smelten om bij een vijver aan te komen (en dus niet onderhevig aan duwen door meer instromende smelt). Maar zelfs de "gladde" smeltingen, die vrij vlak lijken in visuele beelden, hebben doorgaans zeer hoge CPR-waarden, wat aangeeft dat ze in feite erg ruw zijn. Er is waarschijnlijk veel vast gesteente en uitwerpselen (iets dat we niet kunnen zien in de momenteel beschikbare beelden) meegesleurd in het smeltmateriaal om ze zo ruw te maken op deze schaal. Om te begrijpen hoe dit soort oppervlak eruit zou kunnen zien, kunnen we aardse a'a-stromen beschouwen (die eigenlijk iets minder ruw zijn dan lunar melts).
Dit werk heeft belangrijke implicaties voor toekomstige maanverkenning. Stel je voor hoe moeilijk het zou zijn om op een oppervlak te landen, zo ruw als een stroom. Dit is de reden waarom wetenschappers voor locatieselectie heel hard werken om gladde gebieden voor ruimtevaartuigen te identificeren. Als oppervlakken die er extreem glad uitzien in visuele beelden, eigenlijk ruw zijn als een stroom, kan dit een probleem vormen. Mini-RF-gegevens kunnen nuttig zijn bij het identificeren van dergelijke ruige regio's en deze buiten beschouwing te laten.
Bron: Eerste waarnemingen van gesmolten inslagen en ejecta-stromen met de Mini-RF-radar, Carter et al., Journal of Geophysical Research V117, 2012, doi: 10.1029 / 2011JE003911.
