Briaud, Arthur and Fienga, Agnès and Melini, Daniele and Rambaux, Nicolas and Mémin, Anthony and Spada, Giorgio and Saliby, Christelle and Hussmann, Hauke and Stark, Alexander and Viswanathan, Vishnu and Baguet, Daniel (2023) Constraints on the lunar core viscosity from tidal deformation. Icarus, 394, p. 115426. Elsevier. doi: 10.1016/j.icarus.2023.115426. ISSN 0019-1035.
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Official URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103523000039
Abstract
We use the tidal deformations of the Moon induced by the Earth and the Sun as a tool for studying the inner structure of our satellite. Based on measurements of the degree-two tidal Love numbers and and dissipation coefficients from the GRAIL mission, Lunar Laser Ranging and Laser Altimetry on board of the LRO spacecraft, we perform Monte Carlo samplings for 120,000 possible combinations of thicknesses and viscosities for two classes of the lunar models. The first one includes a uniform core, a low viscosity zone (LVZ) at the core–mantle boundary, a mantle and a crust. The second one has an additional inner core. All models are consistent with the lunar total mass as well as its moment of inertia. By comparing predicted and observed parameters for the tidal deformations we find that the existence of an inner core cannot be ruled out. Furthermore, by deducing temperature profiles for the LVZ and an Earth-like mantle, we obtain stringent constraints on the radius (500 ± 1) km, viscosity, Pa s and the density (3400 ± 10) kg/m of the LVZ. We also infer the first estimation for the outer core viscosity, (2.07 ± 1.03) 1017 Pa s, for two different possible structures: a Moon with a 70 km thick outer core and large inner core (290 km radius with a density of 6000 kg/m3), and a Moon with a thicker outer core (169 km thick) but a denser and smaller inner core (219 km radius for 8000 kg/m3).
Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/195476/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Title: | Constraints on the lunar core viscosity from tidal deformation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors: |
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Date: | 16 January 2023 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | Icarus | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 394 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1016/j.icarus.2023.115426 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Page Range: | p. 115426 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | Elsevier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 0019-1035 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | tidal deformation, Moon, rheology, dissipation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program Themes: | Space Exploration | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Program: | R EW - Space Exploration | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research theme (Project): | R - Project BepiColombo - MERTIS and BELA, R - Project JUICE - JANUS and GALA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Location: | Berlin-Adlershof | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutes and Institutions: | Institute of Planetary Research > Planetary Geodesy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited By: | Stark, Dr. Alexander | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited On: | 14 Jun 2023 11:54 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Modified: | 19 Oct 2023 15:12 |
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