Et nyt kig på data fra seismiske eksperimenter, som Apollo-astronauter efterlod på Månen, har givet forskerne en bedre forståelse af månens indre. Månens kerne ser ud til at være meget lig Jordens - med en solid indre kerne og smeltet flydende ydre kerne - og dens størrelse er lige midt i tidligere skøn.
”Mens tilstedeværelsen af en flydende kerne tidligere var blevet udledt af andre geofysiske målinger, har vi foretaget den første direkte seismiske observation af en flydende ydre kerne,” sagde Dr. Renee Weber, en planetvidenskabsmand ved NASAs Marshall Space Flight Center, der ledede teamet af forskere.
Apollo Passive Seismic Experiment målte seismiske bølger på Månen og bestod af fire seismometre indsat på månens nærside under Apollo-missionerne mellem 1969 og 1972. Instrumenterne registrerede kontinuerligt markbevægelse indtil sidst i 1977. Men dataene blev antaget at være temmelig svage på grund af det lille antal stationer, den manglende observation af begivenheder på fjernsiden og interferens fra "måneskælv." Da dette var de eneste direkte målinger fra Månen, der var tilgængelig, adskilte forskellige forskere sig om nøgleegenskaber såsom kernens radius, sammensætning og tilstand (dvs. om det var fast eller smeltet).
”Månens dybeste indre, især uanset om den har en kerne eller ej, har været en blind plet for seismologer,” sagde Ed Garnero, professor ved Arizona State University og medlem af forskerteamet. "De seismiske data fra de gamle Apollo-missioner var for støjende til at forestille månen med nogen selvtillid."
Weber og hendes kolleger analyserede Apollo-dataene ved hjælp af en metode, der normalt bruges til behandling af seismiske data på Jorden. Opkaldt matrixbehandling, seismiske optagelser tilføjes sammen eller "stables" på en speciel måde og studeres sammen. De flere optagelser, der behandles sammen, giver forskere mulighed for at udtrække meget svage signaler. Dybden af lag, der reflekterer seismisk energi, kan identificeres, hvilket i sidste ende angiver sammensætningen og tilstanden af materien på forskellige dybder.
Denne metode kan forbedre svage, svære at detektere seismiske signaler ved at tilføje seismogrammer sammen.
"Hvis seismisk bølgeenergi går ned og springer ud af en dyb grænseflade i en bestemt dybde, ligesom Månens kernemantelgrænse, skal signalet" ekko "være til stede i alle optagelser, selvom under baggrundsstøjniveauet," sagde Patty Lin, en postdoktorand ved ASU og et andet medlem af teamet. "Men når vi tilføjer signalerne sammen, bliver den centrale reflektionsamplitude synlig, hvilket lader os kortlægge den dybe måne."
Weber fortalte Space Magazine, at forskydningsbølgerne ikke trænger gennem væskeområder. "Selvom vi har observeret kompressionsreflektioner fra den faste indre kerne, har vi (som forventet) ikke set forskydningsreflektioner fra den indre kerne, da denne energi reflekteres ved det ydre kernelag."
Nyere undersøgelser antydede, at Månen havde en relativt lille jernrig kerne, størrelse mellem ca. 250 og 430 km, eller omtrent 15 til 25% af dens 1.737,1 km gennemsnitstradius. De nye målinger sætter kernen lidt større.
”Vi har placeret kernekantens grænse ved en radius på 330 km, ca. 19% af Månens gennemsnitlige radius,” sagde Weber i en e-mail.
Den jernrige kerne har en solid indre kugle næsten 240 km (150 miles) i radius og en 90 km (55 km) tyk ydre væskeskal.
Den nye forskning peger også på flygtigt-udtømt interiør, med månekernen indeholdende en lille procentdel af lyselementer, såsom svovl, svarende til lette elementer i Jordens kerne - svovl, ilt og andre.
De omskolede 30-årige data ser også ud til at bekræfte den førende teori om, hvordan Månen dannede sig.
”Tilstedeværelsen af et smeltelag og en smeltet ydre kerne understøtter den bredt accepterede model med stor påvirkning af månedannelse, som forudsiger, at Månen kunne have dannet sig i en fuldstændig smeltet tilstand,” sagde Weber.
