Daten der Schwerkraft enthüllen anomalien der Dichte im Planeten
12/08/23 12:47
Es ist eine anspruchsvolle Aufgabe, das Innere von Planeten oder Monden im Detail zu erforschen. Ähnlich wie bei der Erde und ihrem Mond bestehen viele Himmelskörper aus verschiedenen Schichten und können ungewöhnliche Eigenschaften im Inneren haben. Diese Eigenschaften sind ein Ergebnis der komplexen Entstehungsgeschichte, Zusammenstöße mit anderen Himmelskörpern und anhaltenden planetarischen Prozessen.
Durch Schwerkraftdaten können abnorme Strukturen im Inneren von Planeten und Monden erkannt werden, die im Vergleich zu ihrer Umgebung unterschiedliche Dichten aufweisen. Über solchen Dichteanomalien wirkt die Schwerkraft auf nahe reisende Raumfahrzeuge stärker oder schwächer als an anderen Orten.
Computergestützte Techniken, bekannt als Schwerkraftinversionen, stellen Unterschiede in der Schwerkraftbeschleunigung in Beziehung zu Unterschieden in der internen Dichtestruktur. Jetzt stellen Kristel Izquierdo und ihre Kollegen eine innovative Methode vor, die Wissenschaftlern helfen könnte, die umfassende Struktur eines Planeten oder Mondes aus den durch umkreisende Raumfahrzeuge gemessenen Schwerkraftbeschleunigungsdaten abzuleiten. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal "Earth and Space Science" veröffentlicht.
Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden ermöglicht die neue Technik, die den Namen THeBOOGIe (kurz für "transdimensionale hierarchische Bayes'sche objektorientierte Schwerkraftinversion") trägt, eine größere Flexibilität bei der Eingabe bekannter geologischer und geografischer Daten und erfordert keine Angaben zu einem interessierenden Tiefenbereich oder einer bekannten inneren Dichtegrenze.
THeBOOGIe verwendet einen statistischen Ansatz nach dem Bayes'schen Verfahren, der mit einem zufällig erstellten Modell des Inneren eines Planeten oder Mondes beginnt. Das Modell wird dann durch Hunderttausende von Iterationen verfeinert, bis es am besten zu den eingegebenen Schwerkraft-, geologischen und geografischen Daten passt.
Die Forscher haben die Methode getestet, indem sie sie anwendeten, um die innere Struktur des Mondes mithilfe synthetischer Schwerkraftdaten zu bestimmen, die reale Monddaten repräsentieren. Dabei stellten sie fest, dass die Methode die Position und Breite von Dichteanomalien in der lunaren Kruste und im Mantel korrekt identifizierte. Allerdings hat sie die vertikale Dicke der Krustenanomalien überschätzt.
Die Forscher betonen, dass THeBOOGIe, der durch weitere Forschung verfeinert werden kann, gut geeignet ist, Modelle der planetaren Inneren auf der Grundlage von seismischen Daten zu ergänzen und die internen Eigenschaften kleinerer Körper ohne perfekt geschichtete Struktur zu bestimmen. Sie weisen auch darauf hin, dass die Flexibilität und statistische Stärke von THeBOOGIe Wissenschaftlern helfen könnten, die Inneren von Planeten und Monden zu visualisieren, für die seismische und geophysikalische Daten fehlen.
