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/ NetNews Usenet Archive 1992 #26 / NN_1992_26.iso / spool / sci / space / 15513 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1992-11-08  |  5.8 KB

  1. Path: sparky!uunet!charon.amdahl.com!pacbell.com!decwrl!spool.mu.edu!darwin.sura.net!zaphod.mps.ohio-state.edu!uwm.edu!ogicse!das-news.harvard.edu!cantaloupe.srv.cs.cmu.edu!crabapple.srv.cs.cmu.edu!roberts@cmr.ncsl.nist.gov
  2. From: roberts@cmr.ncsl.nist.gov (John Roberts)
  3. Newsgroups: sci.space
  4. Subject: More lunar gravity questions
  5. Message-ID: <BxEyEE.6C9.1@cs.cmu.edu>
  6. Date: 8 Nov 92 20:03:07 GMT
  7. Article-I.D.: cs.BxEyEE.6C9.1
  8. Sender: news+@cs.cmu.edu
  9. Distribution: sci
  10. Organization: National Institute of Standards and Technology formerly National Bureau of Standards
  11. Lines: 96
  12. Approved: bboard-news_gateway
  13. X-Added: Forwarded by Space Digest
  14. Original-Sender: isu@VACATION.VENARI.CS.CMU.EDU
  15.  
  16.  
  17. -From: andy@osea.demon.co.uk (Andrew Haveland-Robinson)
  18. -Subject: Ten embarrassed questions about the moon (very long)
  19. -Date: 8 Nov 92 03:34:44 GMT
  20. -Organization: Haveland-Robinson Associates
  21.  
  22. -In article <BxD5Hz.Ewt.1@cs.cmu.edu> roberts@cmr.ncsl.nist.gov writes:
  23. -...
  24. -An excellent article!  I have a couple of questions...
  25.  
  26. -What is the ratio of density of the mascons to the "masdeps" (depletions)?
  27.  
  28. Here's what I can find in the reference:
  29.  
  30. p.27: "The laser altimetry experiment also revealed that the center of mass
  31. [of the moon] was displaced 2-3 km from the geometric center, toward the
  32. earth. This offset cannot be accounted for by the mascons, which shift the
  33. center of mass only about 40 m. The displacement is compatible with a thicker
  34. far-side crust of highland material."
  35.  
  36. p.277: "The mean lunar radius is 1738 km and the mean density is 3.34 g/cm^3.
  37. The density of the highland rocks lies within the range 2.75-3.0 with a mean
  38. value of 2.95. The maria basalts have higher densities (3.3-3.4), about equal 
  39. to the bulk density of the moon. The density of the lower crust ...is probably
  40. about 3.0-3.1. Assuming that the crustal average density is 2.95, the bulk
  41. density of the moon below the crust will be 3.39 g/cm^3." [Latest value of
  42. coefficient of moment of inertia (0.395 +- .005) does not rule out the
  43. possibility of a core.] "The data permit the existence of an iron core
  44. of radius 450 km, for which there is no seismic evidence, or of a Fe-FeS
  45. core of radius 700 km, which corresponds to the S wave seismic discontinuity."
  46.  
  47. p.277: "The smallest example [of a filled crater with a positive mascon]
  48. is Grimaldi (150 km diameter). The positive gravity anomaly over the mare
  49. basin Grimaldi (+60 mgal) is just the reverse of the -60 mgal anomaly over
  50. the crater Copernicus. The largest anomalies are +220 mgal, under Mare Imbrium
  51. and Mare Serenitatis. Smaller positive anomalies exist under the following
  52. circular maria: Crisium, Nectaris, Humorum, Humboltianum, Orientale, Smythii,
  53. and under Sinus Aestuum and Grimaldi, and some other minor features. [Have 
  54. to do something about those names, if people ever colonize the place. :-) ]
  55. Frequently, the anomalies possess a ringlike structure... as shown by Mare
  56. Orientale. In this example, the positive anomaly of +150 mgal is confined to
  57. the central, basalt filling. Commonly, negative anomaly rings surround the
  58. mascons.
  59.  
  60. "...Filled craters less than about 200 km in diameter have negative gravity
  61. anomalies. Sinus Iridium, the Bay of Rainbows on the coast of the Sea of
  62. Rains (Mare Imbrium), possesses a negative anomaly of -90 mgal.
  63.  
  64. "Large mountain ridges, such as the Apennines, have small positive anomalies.
  65. This great feature, standing 7 km above Mare Imbrium, has a small positive
  66. gravity anomaly of +85 mgal. If the mass of the Apennines were totally
  67. uncompensated, a positive anomaly of +300 mgal would result, so that some
  68. isostatic readjustment has occurred."
  69.  
  70. [I don't know what a "mgal" is, but I guess this gives some idea of the
  71. relative magnitudes.]
  72.  
  73. -Are the mascons responsible for the locked orbit? If so, then that would
  74. -explain why the Marias are dense and are only found facing the Earth.
  75.  
  76. The book doesn't say, but I would suspect that the maria and the current 
  77. mascons were formed only after the moon's rotation was locked to its orbit 
  78. around the Earth. From the previous post, the maria are disproportionately 
  79. common on the near side because the crust is thinner there, making the flow
  80. of lava easier. The difference in crust thickness is presumably the result
  81. of the Earth's gravitational influence, which would be uneven only if the
  82. moon's rotation were already locked to the Earth. (This would also account
  83. for the above-mentioned displacement of the center of mass.)
  84.  
  85. The mascons could only form after the point at which the outer part of the 
  86. moon had solidified sufficiently that isostatic adjustment would not take
  87. place. From the quote above, the Apennines must have formed around the
  88. beginning of that period.
  89.  
  90. -References I've seen indicate that Earth's tides are responsible for
  91. -locking the moon's rotation to the orbit.
  92.  
  93. I believe the main effects of the tides on Earth are to slow the Earth's
  94. rotation and to cause the moon to gradually move further from the Earth.
  95. If one assumes that the moon once rotated faster than it revolved, then the
  96. tidal forces must have been much greater than those we see on Earth, because
  97. of the greater mass of the Earth. If the moon were liquid at the time (which
  98. would fit the Earth impact model), then those tides would have stirred the
  99. entire body of the moon, generating tremendous friction.
  100.  
  101. One aspect I'm more uncertain of: if the moon continues to move outward
  102. from the Earth, then the period of its revolution about the Earth must
  103. be increasing. If its rotation continues to remain tidally locked, then
  104. there must be some currently active mechanism that maintains this state.
  105. It would be a subtle effect, and I can think of several possible mechanisms
  106. to explain it, but I'm not sure of the relative magnitudes. Perhaps drag
  107. from the "rocking" (what's the word?) of the moon relative to the Earth is
  108. sufficient to account for it.
  109.  
  110. John Roberts
  111. roberts@cmr.ncsl.nist.gov
  112.