매스콘

1. 개요

매스콘은 천체의 표면 아래에 밀도가 높은 질량 집중 지역을 의미한다. 달, 지구, 수성에서 발견되며, 특히 달의 매스콘은 중력적 불균형을 야기하여 위성 궤도에 영향을 미친다. 달의 매스콘은 주로 충돌 분지에서 발견되며, 현무암 용암이나 지각-맨틀 경계면의 융기 때문일 수 있다. 지구의 매스콘은 위성 중력 측정법을 통해 측정되며, 수성은 MESSENGER 우주선에 의해 매스콘 지도가 작성되었다.

2. 달의 매스콘

달은 태양계에서 중력적으로 가장 "울퉁불퉁한" 주요 천체이다. 달의 가장 큰 매스콘은 연직선이 매스콘을 향해 약 3분의 1도 기울어지게 하고 중력의 힘을 0.5% 증가시킬 수 있다.

달의 매스콘 분지의 전형적인 예로는 임브리움, 세레니타티스, 크리시움 및 오리엔탈레 충돌 분지가 있으며, 이들은 모두 상당한 지형적 함몰과 양의 중력 이상 현상을 나타낸다. 정역학적 평형 상태의 지형적 저지는 약간의 음의 중력 이상 현상을 나타낼 것이므로, 이러한 충돌 분지와 관련된 양의 중력 이상 현상은 현재 암석권에 의해 지지되는 지각 또는 상부 맨틀 내에 어떤 형태의 양의 밀도 이상 현상이 존재해야 함을 나타낸다. 한 가지 가능성은 이러한 이상 현상이 달의 경우 최대 6킬로미터 두께에 달할 수 있는 밀도가 높은 현무암 용암 때문일 수 있다는 것이다. 이러한 용암이 분명히 관찰된 중력 이상 현상에 기여하지만, 그 규모를 설명하려면 지각-맨틀 경계면의 융기도 필요하다. 실제로 달의 일부 매스콘 분지는 화산 활동의 흔적과 관련이 없는 것으로 보인다. 어떤 경우든 이론적 고려 사항은 모든 달 매스콘이 초정역학적(즉, 정역학적 위치 위에 지지됨)임을 나타낸다. 대양 누적물과 관련된 거대한 현무암 화산 활동 지역은 양의 중력 이상 현상을 나타내지 않는다.

2.1. 달 매스콘의 특징

2.2. 달 매스콘의 기원

1968년 루나 오비터 우주선의 도플러 효과 추적을 통해 처음 확인된 이후, 달 표면 아래의 매스콘의 기원에 대한 많은 논쟁이 있었지만, 현재는 후기 대폭격 동안의 소행성 충돌의 결과로 여겨지고 있다.

2.3. 달 매스콘이 위성 궤도에 미치는 영향

달의 매스콘은 매스콘 위와 주변의 국지적인 중력을 변화시켜 달 주위를 도는 낮고 보정되지 않은 달 궤도 위성의 궤도를 불안정하게 만든다. 궤도의 작은 섭동이 축적되어 결국 위성이 표면에 충돌할 정도로 궤도를 왜곡시킨다. 달 위성이 낮은 궤도에 무기한으로 머물 수 있는 4개의 "고정 궤도" 경사 영역만이 존재한다.

루나 10호는 달을 공전한 최초의 인공 물체로, 달의 중력장이 예상보다 더 큰 섭동을 일으킨다는 추적 데이터를 반환했다. 달의 매스콘은 1968년 NASA 제트 추진 연구소(JPL)의 폴 M. 뮬러와 윌리엄 L. 쇼그렌이 루나 오비터 우주선의 항해 데이터 분석을 통해 발견했다. 이들은 달의 함몰된 원형 분지와 매우 큰 양의 중력 이상 사이에 일관된 상관관계가 있음을 확인했다.

프로젝트 아폴로 항해 정확성 테스트에 사용된 루나 오비터 우주선은 예측 위치 오차가 컸는데, 이는 매스콘의 강력한 중력 섭동 때문이었다. NASA 유인 우주선 센터의 윌리엄 윌렌하우프트와 에밀 시에서는 아폴로 12호에 처음 적용된 "수정"을 개발하여 착륙 정확도를 높였다.

2.4. 달 매스콘 지도 작성

2013년 5월, NASA 연구 결과가 발표되었는데, 이는 쌍둥이 GRAIL 탐사선이 지구의 달에 있는 질량 집중(mascon)을 지도화한 내용이었다.

중국의 창어 5T1 임무 또한 달의 매스콘을 지도화했다.

3. 지구의 매스콘

지구의 매스콘은 종종 위성 중력 측정법과 같은 방법을 통해 측정되며, 대표적인 예시로 GRACE 위성이 있다. 매스콘은 종종 "등가 수심", "등가 수고" 또는 "물 등가 높이"라고 불리는 파생된 물리량으로 보고되는데, 이는 표면 질량 밀도 재분배를 물의 밀도로 나누어 얻는다.

3.1. 지구 매스콘 측정

지구의 매스콘은 종종 위성 중력 측정법과 같은 방법을 통해 측정되며, 대표적인 예시로 GRACE 위성이 있다. 매스콘은 종종 "등가 수심", "등가 수고" 또는 "물 등가 높이"라고 불리는 파생된 물리량으로 보고되는데, 이는 표면 질량 밀도 재분배를 물의 밀도로 나누어 얻는다.

4. 수성의 매스콘

MESSENGER 우주선은 2011년부터 2015년까지 수성을 공전하며 매스콘 지도를 만들었다. 칼로리스 평원과 솝코우 평원에서 두 개의 매스콘이 발견되었다.