Geometrisk konfiguration av Apollo seismiska stationer och djupa månbävningskällor. Månklotet togs från Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) från NASA, och Apollo-stationer och djupa månbävningsbon markerades av studiens författare. Kredit:NASA och Kawamura et al/Journal of Geophysical Research/AGU
Samma gravitationskraft som är ansvarig för att skapa tidvatten på jorden kan orsaka djupa skalv på månen, en ny studie bekräftar.
En ny analys av data som samlats in av Apollo-uppdragen bekräftar att tidvattenstress – månens gravitationskraft på jorden och jorden på månen – är ansvarig för att orsaka djupa månbävningar, månekvivalenten till jordbävningar.
Seismometrar placerade på månen under Apollo 12, 14, 15 och 16 uppdrag avslöjade att månen upplever djupa månbävningar omkring 800 till 1, 200 kilometer (497 till 746 miles) under dess yta ungefär var 27:e dag. Eftersom det här är ungefär den tid det tar för månen att göra en komplett krets runt jorden, forskare misstänkte att månbävningarna var ett resultat av tidvattenstress, men deras exakta orsak förblev en källa till debatt.
En ny studie i Journal of Geophysical Research:Planeter , en tidskrift från American Geophysical Union, kombinerade avläsningar från två olika seismometrar placerade på månen under Apollo-uppdragen på ett nytt sätt. Genom att använda denna teknik, forskare analyserade 131 månbävningar som inträffade från 1969-1977 från de tre mest aktiva månbävningsplatserna och bekräftade att de sannolikt orsakas av uppbyggd tidvattenstress på månen.
Tidvattenkraften gör att jorden och dess hav buktar ut på den sida som är närmast månen och den sida som är längst bort från månen. Dessa utbuktningar av vatten är högvatten. På månen, samma krafter förekommer, orsakar en småskalig förvrängning av hela planeten, som forskare har namngett en solid-body tidvatten. Dessa tidvatten i fast kropp skapar fel eller sprickor på månen, som skaver mot varandra när tidvattenstress byggs upp och resulterar i månbävningar.
Omanalys av gamla data
Som jorden, månen har en skorpa, mantel och kärna, men till skillnad från jorden, månen har inga tektoniska plattor, så det upplever inte skalv när tektoniska plattor rör sig in i eller förbi varandra på det sätt som jorden gör.
Medan djupa månbävningar i allmänhet bara är magnitud 2 eller mindre, de inträffar på månadsbasis, medan skalv som inträffar längs samma fellinje på jorden kan ha flera decennier eller århundraden från varandra. Månbävningar varar också längre än jordbävningar, som vanligtvis upphör inom några minuter. Eftersom månen är mycket torrare och kallare än jorden, vibrationerna håller längre, medan jordens mer komprimerbara struktur fungerar som en svamp för att absorbera vibrationer.
Denna vy av månens nordpolära region erhölls av NASA:s Galileo-kamera under rymdfarkostens förbiflygning av Earth-Moon-systemet den 7 och 8 december, 1992. Kredit:NASA/JPL
Tidigare studier av djupa månbävningar med hjälp av Apollo-data var begränsade, eftersom inget av de två seismiska instrumenten på månen helt fångade signalerna från månens aktivitet – det ena upptäckte högfrekvent seismisk aktivitet och det andra upptäckte lågfrekvent seismisk aktivitet.
Tidigare studier som endast använde avläsningarna från en av seismometrarna underskattade den stress som släpptes av månbävningarna, och kunde inte se det fullständiga sambandet mellan uppbyggnad av tidvattensspänning och den stress som frigjordes av skalven, enligt Renee Weber, en planetforskare vid NASA:s Marshall Space Flight Center i Alabama som inte är ansluten till den nya studien.
Den nya studiens författare använde en ny metod som kombinerade signaler från de två olika instrumenten. De kombinerade uppgifterna hjälpte till att förbättra forskarnas förståelse av de fel där skalven inträffar. Forskarna kunde sedan relatera stress som släpptes under månbävningarna till uppbyggnaden av tidvattenstress under månadens lopp, och fann att de två värdena var överens. Detta bekräftar att månbävningarna är ett resultat av tidvattenspänningen, enligt Taichi Kawamura, huvudförfattare till den nya studien och en planetforskare vid Institut de Physique du Globe de Paris som för närvarande är knuten till National Astronomical Observatory of Japan.
Inblick i månens inre
Den nya studiens resultat tyder också på att månens mantel kan vara kallare än man tidigare trott, enligt Weber.
Forskare trodde tidigare att de områden i månens inre där djupa månbävningar inträffar var varmare, vilket skulle göra felen mer smidiga och formbara. Men baserat på den nya studien, månens fel skulle behöva vara spröda för att uthärda den observerade tidvattenspänningen och skapa de registrerade seismiska avläsningarna, vilket betyder att de kan vara kallare än man tidigare trott. Mer forskning är nödvändig för att utforska konsekvenserna för månens inre temperatur och sammansättning, enligt studiens författare.
Den nya studien belyser också vilken typ av instrument som behövs för framtida rymduppdrag, såsom InSight-uppdraget till Mars planerat till maj 2018, enligt Weber.
"De planerar på samma sätt att skicka både ett bredbandsinstrument och ett korttidsinstrument, så det är möjligt att samma typ av teknik för signalkombination i frekvensdomänen skulle kunna tillämpas på dessa Insight-instrument, sa Weber.
Den här historien återpubliceras med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av jord- och rymdvetenskapsbloggar, värd av American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.
