Een nieuwe kijk op gegevens van seismische experimenten die door Apollo-astronauten op de maan zijn achtergelaten, heeft onderzoekers een beter begrip van het maaninterieur gegeven. De kern van de maan lijkt erg veel op de aarde - met een vaste binnenkern en een gesmolten vloeibare buitenkern - en de grootte ervan ligt precies in het midden van eerdere schattingen.
"Hoewel de aanwezigheid van een vloeibare kern eerder was afgeleid uit andere geofysische metingen, hebben we de eerste directe seismische waarneming van een vloeibare buitenkern gedaan", zegt Dr. Renee Weber, planetair wetenschapper bij NASA's Marshall Space Flight Center, die leidde het team van onderzoekers.
Het Apollo Passive Seismic Experiment mat seismische golven op de maan en bestond uit vier seismometers die tijdens de Apollo-missies tussen 1969 en 1972 op de maan nabij de zijde waren ingezet. De instrumenten registreerden continu beweging van de grond tot eind 1977. Maar men dacht dat de gegevens nogal zwak waren vanwege het kleine aantal stations, het gebrek aan observatie van gebeurtenissen aan de andere kant en interferentie van 'maanbevingen'. Aangezien dit de enige directe metingen van de maan waren die beschikbaar waren, verschilden verschillende onderzoekers van de belangrijkste kenmerken, zoals de straal, samenstelling en toestand van de kern (d.w.z. of deze massief of gesmolten was).
"Het diepste binnenste van de maan, vooral of het nu een kern heeft of niet, was een blinde vlek voor seismologen", zegt Ed Garnero, een professor aan de Arizona State University en lid van het onderzoeksteam. 'De seismische gegevens van de oude Apollo-missies waren te lawaaierig om de maan met enig vertrouwen in beeld te brengen.'
Weber en haar collega's heranalyseerden de Apollo-gegevens met behulp van een methode die gewoonlijk wordt gebruikt voor het verwerken van seismische gegevens op aarde. Genoemd array-verwerking, seismische opnames worden op een speciale manier bij elkaar opgeteld of "gestapeld" en samen bestudeerd. Door de meerdere samen verwerkte opnames kunnen onderzoekers zeer zwakke signalen opvangen. De diepte van lagen die seismische energie weerspiegelen, kan worden geïdentificeerd, wat uiteindelijk de samenstelling en toestand van de materie op verschillende diepten aangeeft.
Deze methode kan zwakke, moeilijk te detecteren seismische signalen versterken door seismogrammen bij elkaar op te tellen.
"Als seismische golfenergie naar beneden gaat en terugkaatst op een bepaalde diepte op een bepaalde diepte, zoals de kernmantelgrens van de maan, dan zou dat signaal" echo "aanwezig moeten zijn in alle opnames, zelfs als het onder het achtergrondruisniveau is," zei Patty Lin, een postdoctorale kandidaat bij ASU en een ander lid van het team. "Maar wanneer we de signalen bij elkaar optellen, wordt die kernreflectie-amplitude zichtbaar, waardoor we de diepe maan in kaart kunnen brengen."
Weber vertelde Space Magazine dat de schuifgolven niet door vloeistofgebieden dringen. "Dus terwijl we compressiereflecties van de vaste binnenkern hebben waargenomen, hebben we (zoals verwacht) geen afschuifreflecties van de binnenkern waargenomen, aangezien die energie wordt gereflecteerd op de buitenste kernlaag."
Recente studies suggereerden dat de maan een relatief kleine ijzerrijke kern had, tussen 250 en 430 km groot, of ongeveer 15 tot 25% van de gemiddelde straal van 1.737,1 km. Door de nieuwe metingen is de kern iets groter geworden.
"We hebben de kernmantelgrens in een straal van 330 km geplaatst, ongeveer 19% van de gemiddelde straal van de maan", zei Weber in een e-mail.
De ijzerrijke kern heeft een solide binnenbal met een straal van bijna 240 km (150 mijl) en een 90 km (55 mijl) dikke buitenste vloeistofschaal.
Het nieuwe onderzoek wijst ook op een vluchtig verarmd interieur, waarbij de maankern een klein percentage lichtelementen zoals zwavel bevat, vergelijkbaar met lichtelementen in de kern van de aarde - zwavel, zuurstof en andere.
De vernieuwde 30 jaar oude gegevens lijken ook de leidende theorie te bevestigen over hoe de maan is gevormd.
"De aanwezigheid van een smeltlaag en een gesmolten buitenste kern ondersteunt het algemeen aanvaarde model met grote impact van maanvorming, dat voorspelt dat de maan zich in een volledig gesmolten toestand zou kunnen hebben gevormd", aldus Weber.
