A missão é composta por duas sondas que proporcionarão imagens em raios X da crosta e do núcleo da Lua, com as quais a Nasa espera conhecer mais sobre a estrutura sob a superfície e sua composição. Os cientistas esperam determinar se o núcleo da Lua é sólido, líquido ou uma combinação de ambas as coisas, e quais elementos ela contém.
Em geral, a Lua tem cerca de um sexto da gravidade da Terra, mas tal força não é distribuída de forma homogênea. Na Lua, uma montanha na verdade pode ser oca, gravitacionalmente falando. "Às vezes a gente vê uma montanha grande e espera um sinal gravitacional forte, mas na verdade não tem nenhum sinal gravitacional (adicional)", disse Sami Asmar, cientista-adjunto do projeto no Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa, em Pasadena, na Califórnia.
Da mesma forma, mapas gravitacionais das planícies lunares mostram bolsões inexplicáveis de gravidade extra, o que indica depósitos ou estruturas subterrâneas. Conhecer a estrutura interior da Lua é visto como algo crucial para remontar a história do que aconteceu por lá desde a formação do satélite, há cerca de 4,5 bilhões de anos.
Os cientistas acreditam que a Lua foi "construída" com enormes pedaços de material expelidos da Terra após uma colisão com um objeto que poderia ser tão grande quanto Marte. Além de desvendar a história lunar, os cientistas do Grail pretendem extrapolar suas conclusões para outros corpos rochosos, tanto no nosso Sistema Solar quanto eventualmente além dele.
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