Et nytt blikk på data fra seismiske eksperimenter som ble forlatt på månen av Apollo-astronauter, har gitt forskere en bedre forståelse av månens indre. Månens kjerne ser ut til å være veldig lik Jordens - med en solid indre kjerne og smeltet flytende ytre kjerne - og størrelsen er riktig midt i tidligere estimater.
"Mens tilstedeværelsen av en flytende kjerne tidligere hadde blitt utledet fra andre geofysiske målinger, har vi gjort den første direkte seismiske observasjonen av en flytende ytre kjerne," sier Dr. Renee Weber, en planetforsker ved NASAs Marshall Space Flight Center, som ledet teamet av forskere.
Apollo Passive Seismic Experiment målte seismiske bølger på Månen og besto av fire seismometre utplassert på månens nærside under Apollo-oppdragene mellom 1969 og 1972. Instrumentene registrerte kontinuerlig bakkebevegelse til langt ut i 1977. Men dataene ble antatt å være ganske svake på grunn av det lille antallet stasjoner, mangelen på observasjon av hendelser på andre siden og forstyrrelser fra "måneskjæringer." Ettersom dette var de eneste direkte målingene fra Månen tilgjengelig, skilte forskjellige forskere seg på viktige egenskaper som kjernens radius, sammensetning og tilstand (dvs. om den var fast eller smeltet.)
"Månens dypeste interiør, spesielt om den har en kjerne eller ikke, har vært en blind flekk for seismologer," sa Ed Garnero, professor ved Arizona State University og medlem av forskerteamet. "De seismiske dataene fra de gamle Apollo-oppdragene var for bråkete til å avbilde månen med noen selvtillit."
Weber og hennes kolleger analyserte Apollo-dataene på nytt ved hjelp av en metode som vanligvis brukes til å behandle seismiske data på jorden. Kallet matrisebehandling, seismiske opptak legges sammen eller "stablet" på en spesiell måte og studeres sammen. De flere opptakene som er behandlet sammen lar forskere trekke ut svake signaler. Dybden på lagene som reflekterer seismisk energi kan identifiseres, noe som til slutt indikerer sammensetningen og tilstanden til materien på forskjellige dybder.
Denne metoden kan forbedre svake, vanskelig å oppdage seismiske signaler ved å legge sammen seismogrammer.
"Hvis seismisk bølgeenergi går ned og spretter ut fra et dypt grensesnitt på en bestemt dybde, som Månens kjernemantelgrense, bør signalet" ekko "være til stede i alle opptakene, selv om under bakgrunnsstøynivået," sa Patty Lin, en postdoktorkandidat ved ASU og et annet medlem av teamet. "Men når vi legger signalene sammen, blir den kjernefleksjonsamplitude synlig, noe som lar oss kartlegge den dype månen."
Weber fortalte Space Magazine at skjærbølgene ikke trenger gjennom væskeområder. "Så mens vi har observert kompresjonsrefleksjoner fra den faste indre kjernen, har vi ikke (som forventet) observert skjærrefleksjoner fra den indre kjernen, siden den energien reflekteres i det ytre kjernelaget."
Nyere studier antydet at månen hadde en relativt liten jernrik kjerne, størrelse mellom ca. 250 og 430 km, eller omtrent 15 til 25% av den 1.737,1 km lange radius. De nye målingene satte kjernen litt større.
"Vi har plassert kjernemantellgrensen på en radius på 330 km, omtrent 19% av Månens gjennomsnittlige radius," sa Weber i en e-post.
Den jernrike kjernen har en solid indre kule nesten 240 km (150 miles) i radius, og en 90 km (55 mil) tykk ytre væskeskall.
Den nye forskningen peker også på flyktig-utarmet interiør, med månekjernen som inneholder en liten prosentandel av lette elementer som svovel, ligner lyselementer i jordens kjerne - svovel, oksygen og andre.
De gjenåpnede 30 år gamle dataene ser også ut til å bekrefte den ledende teorien om hvordan månen dannet seg.
"Tilstedeværelsen av et smeltelag og en smeltet ytre kjerne støtter den allment aksepterte modellen med stor innvirkning på månedannelse, som spår at månen kunne ha dannet seg i en fullstendig smeltet tilstand," sa Weber.
