Ein neuer Blick auf Daten aus seismischen Experimenten, die Apollo-Astronauten auf dem Mond hinterlassen haben, hat den Forschern ein besseres Verständnis des Mondinneren ermöglicht. Der Mondkern scheint dem der Erde sehr ähnlich zu sein - mit einem festen inneren Kern und einem geschmolzenen flüssigen äußeren Kern - und seine Größe liegt genau in der Mitte früherer Schätzungen.
"Während das Vorhandensein eines flüssigen Kerns zuvor aus anderen geophysikalischen Messungen abgeleitet wurde, haben wir die erste direkte seismische Beobachtung eines flüssigen äußeren Kerns durchgeführt", sagte Dr. Renee Weber, Planetenwissenschaftlerin am Marshall Space Flight Center der NASA das Forscherteam.
Das Apollo Passive Seismic Experiment maß seismische Wellen auf dem Mond und bestand aus vier Seismometern, die während der Apollo-Missionen zwischen 1969 und 1972 auf der Mondnähe eingesetzt wurden. Die Instrumente zeichneten kontinuierlich Bodenbewegungen bis Ende 1977 auf. Die Daten wurden jedoch aufgrund der geringen Anzahl von Stationen, der fehlenden Beobachtung von Ereignissen auf der anderen Seite und der Störung durch „Mondbeben“ als eher schwach angesehen. Da dies die einzigen verfügbaren direkten Messungen vom Mond waren, unterschieden sich verschiedene Forscher in Schlüsselmerkmalen wie dem Radius, der Zusammensetzung und dem Zustand des Kerns (d. H. Ob er fest oder geschmolzen war).
"Das tiefste Innere des Mondes, insbesondere ob er einen Kern hat oder nicht, war ein blinder Fleck für Seismologen", sagte Ed Garnero, Professor an der Arizona State University und Mitglied des Forschungsteams. "Die seismischen Daten der alten Apollo-Missionen waren zu laut, um den Mond mit Sicherheit abzubilden."
Weber und ihre Kollegen analysierten die Apollo-Daten erneut mit einer Methode, die normalerweise zur Verarbeitung seismischer Daten auf der Erde verwendet wird. Als Array-Verarbeitung bezeichnet, werden seismische Aufzeichnungen auf besondere Weise addiert oder „gestapelt“ und zusammen untersucht. Die mehreren Aufzeichnungen, die zusammen verarbeitet werden, ermöglichen es Forschern, sehr schwache Signale zu extrahieren. Die Tiefe der Schichten, die die seismische Energie reflektieren, kann identifiziert werden, was letztendlich die Zusammensetzung und den Zustand der Materie in unterschiedlichen Tiefen anzeigt.
Diese Methode kann schwache, schwer zu erkennende seismische Signale verbessern, indem Seismogramme addiert werden.
"Wenn die Energie seismischer Wellen sinkt und in einer bestimmten Tiefe von einer tiefen Grenzfläche abprallt, wie z. B. der Kern-Mantel-Grenze des Mondes, sollte dieses Signal" Echo "in allen Aufzeichnungen vorhanden sein, auch wenn es unter dem Hintergrundgeräuschpegel liegt." sagte Patty Lin, eine Postdoktorandin an der ASU und ein weiteres Mitglied des Teams. "Aber wenn wir die Signale addieren, wird diese Kernreflexionsamplitude sichtbar, wodurch wir den tiefen Mond abbilden können."
Weber sagte dem Space Magazine, dass die Scherwellen keine Flüssigkeitsregionen durchdringen. "Während wir also Kompressionsreflexionen am festen inneren Kern beobachtet haben, haben wir (wie erwartet) keine Scherreflexionen am inneren Kern beobachtet, da diese Energie an der äußeren Kernschicht reflektiert wird."
Jüngste Studien deuteten darauf hin, dass der Mond einen relativ kleinen eisenreichen Kern mit einer Größe zwischen 250 und 430 km oder etwa 15 bis 25% seines mittleren Radius von 1.737,1 km hatte. Durch die neuen Messungen wird der Kern etwas größer.
"Wir haben die Kern-Mantel-Grenze in einem Radius von 330 km platziert, was ungefähr 19% des mittleren Mondradius entspricht", sagte Weber in einer E-Mail.
Der eisenreiche Kern hat eine feste innere Kugel mit einem Radius von fast 240 km und eine 90 km dicke äußere Flüssigkeitsschale.
Die neue Forschung weist auch auf ein flüchtiges Inneres hin, in dem der Mondkern einen geringen Prozentsatz an leichten Elementen wie Schwefel enthält, ähnlich wie leichte Elemente im Erdkern - Schwefel, Sauerstoff und andere.
Die umgerüsteten 30 Jahre alten Daten scheinen auch die führende Theorie der Mondbildung zu bestätigen.
"Das Vorhandensein einer Schmelzschicht und eines geschmolzenen äußeren Kerns unterstützt das weithin akzeptierte Modell der Mondbildung mit großem Einfluss, das vorhersagt, dass sich der Mond in einem vollständig geschmolzenen Zustand gebildet haben könnte", sagte Weber.
