Nowe spojrzenie na dane z eksperymentów sejsmicznych pozostawionych na Księżycu przez astronautów Apollo pozwoliło badaczom lepiej zrozumieć wnętrze Księżyca. Rdzeń Księżyca wydaje się bardzo podobny do jądra Ziemi - ze stałym rdzeniem wewnętrznym i stopionym płynnym jądrem zewnętrznym - a jego rozmiar jest dokładnie w połowie poprzednich szacunków.
„Chociaż obecność płynnego rdzenia wcześniej wywnioskowano z innych pomiarów geofizycznych, dokonaliśmy pierwszej bezpośredniej obserwacji sejsmicznej ciekłego zewnętrznego rdzenia”, powiedział dr Renee Weber, planetolog z Marshall Space Flight Center NASA, który kierował zespół naukowców.
Pasywny eksperyment sejsmiczny Apollo mierzył fale sejsmiczne na Księżycu i składał się z czterech sejsmometrów rozmieszczonych na księżycowym boku podczas misji Apollo w latach 1969–1972. Instrumenty stale rejestrowały ruch naziemny do końca 1977 r. Ale dane były uważane za raczej słabe ze względu na małą liczbę stacji, brak obserwacji odległych zdarzeń i ingerencję z powodu „trzęsień księżyca”. Ponieważ były to jedyne dostępne bezpośrednie pomiary Księżyca, różni badacze różnili się kluczowymi cechami, takimi jak promień rdzenia, jego skład i stan (tj. Czy był on stały, czy stopiony).
„Najgłębsze wnętrze księżyca, szczególnie bez względu na to, czy ma rdzeń, było ślepym punktem dla sejsmologów” - powiedział Ed Garnero, profesor na Uniwersytecie Stanowym w Arizonie i członek zespołu badawczego. „Dane sejsmiczne ze starych misji Apollo były zbyt hałaśliwe, aby z ufnością wyobrażać sobie księżyc”.
Weber i jej koledzy ponownie przeanalizowali dane Apollo przy użyciu metody zwykle stosowanej do przetwarzania danych sejsmicznych na Ziemi. Nagrania sejsmiczne, nazywane przetwarzaniem macierzowym, są dodawane lub „układane” w specjalny sposób i wspólnie badane. Przetwarzanie wielu nagrań razem pozwala badaczom wyodrębnić bardzo słabe sygnały. Głębokość warstw, które odbijają energię sejsmiczną, można zidentyfikować, co ostatecznie oznacza skład i stan materii na różnych głębokościach.
Ta metoda może poprawić słabe, trudne do wykrycia sygnały sejsmiczne poprzez dodanie razem sejsmogramów.
„Jeśli energia fal sejsmicznych spadnie i odbije się od jakiegoś głębokiego interfejsu na określonej głębokości, np. Granicy jądra-płaszcza Księżyca, to„ echo ”sygnału powinno być obecne we wszystkich nagraniach, nawet jeśli poniżej poziomu szumu tła,” powiedziała Patty Lin, doktorantka w ASU i inny członek zespołu. „Ale kiedy zsumujemy sygnały, amplituda odbicia rdzenia stanie się widoczna, co pozwoli nam zmapować głęboki Księżyc”.
Weber powiedział Space Magazine, że fale ścinające nie przenikają obszarów płynnych. „Tak więc, chociaż obserwowaliśmy odbicia ściskające od stałego rdzenia wewnętrznego, nie zaobserwowaliśmy (zgodnie z oczekiwaniami) odbić ścinających od rdzenia wewnętrznego, ponieważ energia ta odbija się na zewnętrznej warstwie rdzenia.”
Ostatnie badania sugerują, że Księżyc miał względnie mały rdzeń bogaty w żelazo, o wielkości od około 250 do 430 km, czyli około 15 do 25% jego średniego promienia 1 737,1 km. Nowe pomiary sprawiły, że rdzeń stał się nieco większy.
„Umieściliśmy granicę płaszcz-rdzeń w promieniu 330 km, co stanowi około 19% średniego promienia Księżyca”, powiedział Weber w e-mailu.
Bogaty w żelazo rdzeń ma stałą kulę wewnętrzną o promieniu prawie 240 km (150 mil) i zewnętrzną powłokę płynu o grubości 90 km (55 mil).
Nowe badania wskazują również na wnętrze zubożone w substancje lotne, w którym jądro księżycowe zawiera niewielki procent lekkich pierwiastków, takich jak siarka, podobnych do lekkich pierwiastków w rdzeniu Ziemi - siarki, tlenu i innych.
Przeprojektowane 30-letnie dane wydają się potwierdzać wiodącą teorię powstawania Księżyca.
„Obecność stopionej warstwy i stopionego zewnętrznego rdzenia wspiera powszechnie przyjęty model formowania księżycowego o dużym uderzeniu, który przewiduje, że Księżyc mógł uformować się w stanie całkowicie stopionym”, powiedział Weber.
