Odhad hustoty kůry a globálního gravitačního pole Měsíce z dat družicové mise GRAIL a senzoru LOLA

Abstract

V tejto štúdií používame Newtonov integrál v spektrálnej oblasti na riešenie dvoch geodetických/geofyzikálnych úloh pre Mesiac, viď [1]. V prvej úlohe odhadneme hustotu mesačnej kôry (inverzný problém). Využívame model gravitačného poľa GL1500E určený družicovou misiou GRAIL a topografiu zo senzora LOLA na odhad: 1) konštantnej, 2) laterálne premenlivej a 3) priestorovo premenlivej hustoty mesačnej kôry. V druhej úlohe vypočítame modely mesačného gravitačného poľa odvodené z týchto troch zložení mesačnej kôry (priamy problém) do stupňa 2519 (zodpovedajúceho priestorovému rozlíšeniu 2,2 km na rovníku). Nakoniec testujeme naše nové modely, ako aj najnovšie a nezávislé priame modely gravitačného poľa, s oficiálnymi produktami družicovej misie GRAIL úrovne 1B a úrovne 2. Naše globálne modely gravitačného poľa s vysokým rozlíšením budú prínosom pre budúcu navigáciu mesačných sond a geofyzikálny prieskum Mesiaca.We employ Newton’s integral in the spectral domain to solve two geodetic/geophysical tasks for the Moon, see [1]. Firstly, we determine density distribution within the lunar crust (inverse problem). For this purpose, we exploit GL1500E GRAIL gravitational field model and LOLA topography to estimate: 1) constant, 2) laterally variable, and 3) 3D spatially variable crustal density. Secondly, we calculate lunar gravitational field models inferred by these three crustal compositions (forward problem) up to spherical harmonic degree 2519 (corresponding to a spatial resolution of 2.2 km at the lunar equator). We test the performance of our new models, and of recent and independent forward models, against the official Level 1B and Level 2 GRAIL products. Our high resolution global gravitational field models will be an asset to future lunar lander navigation and geophysical exploration of the Moon.