Μια νέα ματιά σε δεδομένα από σεισμικά πειράματα που άφησαν στη Σελήνη οι αστροναύτες του Απόλλωνα έδωσε στους ερευνητές καλύτερη κατανόηση του σεληνιακού εσωτερικού. Ο πυρήνας της Σελήνης φαίνεται να μοιάζει πολύ με τη Γη - με συμπαγή εσωτερικό πυρήνα και λιωμένο υγρό εξωτερικό πυρήνα - και το μέγεθός του είναι ακριβώς στη μέση προηγούμενων εκτιμήσεων.
«Ενώ η παρουσία ενός υγρού πυρήνα είχε προηγουμένως συναχθεί από άλλες γεωφυσικές μετρήσεις, κάναμε την πρώτη άμεση σεισμική παρατήρηση ενός υγρού εξωτερικού πυρήνα», δήλωσε ο Δρ Renee Weber, ένας πλανητικός επιστήμονας στο Marshall Space Flight Center της NASA, ο οποίος ηγήθηκε η ομάδα των ερευνητών.
Το Apollo Passive Seismic Experiment μέτρησε σεισμικά κύματα στη Σελήνη και αποτελούνταν από τέσσερα σεισμόμετρα που αναπτύχθηκαν στη σεληνιακή πλησίον πλευρά κατά τη διάρκεια των αποστολών του Απόλλωνα μεταξύ 1969 και 1972. Τα όργανα κατέγραψαν συνεχώς την επίγεια κίνηση μέχρι τα τέλη του 1977. Ωστόσο, τα δεδομένα θεωρήθηκε ότι ήταν αρκετά αδύναμα λόγω του μικρού αριθμού σταθμών, της έλλειψης παρατήρησης των γεγονότων από μακριά και της παρέμβασης από τους «σεισμούς της Σελήνης». Δεδομένου ότι ήταν οι μόνες άμεσες μετρήσεις από τη Σελήνη, διάφοροι ερευνητές διέφεραν σε βασικά χαρακτηριστικά, όπως η ακτίνα, η σύνθεση και η κατάσταση του πυρήνα (δηλαδή, αν ήταν στερεό ή λιωμένο.)
«Το βαθύτερο εσωτερικό του φεγγαριού, ειδικά αν έχει ή όχι πυρήνα, υπήρξε τυφλό σημείο για τους σεισμολόγους», δήλωσε ο Ed Garnero, καθηγητής στο κρατικό πανεπιστήμιο της Αριζόνα και μέλος της ερευνητικής ομάδας. «Τα σεισμικά δεδομένα από τις παλιές αποστολές του Απόλλωνα ήταν πολύ θορυβώδη για να φανταστεί κανείς τη Σελήνη με αυτοπεποίθηση.»
Η Weber και οι συνάδελφοί της ανέλυσαν τα δεδομένα Apollo χρησιμοποιώντας μια μέθοδο που χρησιμοποιείται συνήθως για την επεξεργασία σεισμικών δεδομένων στη Γη. Ονομάζεται επεξεργασία πίνακα, οι σεισμικές ηχογραφήσεις προστίθενται μαζί ή «στοιβάζονται» με έναν ειδικό τρόπο και μελετώνται μαζί. Οι πολλαπλές εγγραφές που υποβάλλονται σε επεξεργασία επιτρέπουν στους ερευνητές να εξαγάγουν πολύ αχνά σήματα. Το βάθος των στρωμάτων που αντανακλούν τη σεισμική ενέργεια μπορεί να αναγνωριστεί, υποδηλώνοντας τελικά τη σύνθεση και την κατάσταση της ύλης σε διάφορα βάθη.
Αυτή η μέθοδος μπορεί να ενισχύσει τα εξασθενημένα, δύσκολα ανιχνεύσιμα σεισμικά σήματα προσθέτοντας σεισμογράμματα μαζί.
"Αν η σεισμική ενέργεια κυμάτων πέσει και αναπηδά από κάποια βαθιά διεπαφή σε ένα συγκεκριμένο βάθος, όπως το όριο του πυρήνα-μανδύα της Σελήνης, τότε αυτό το σήμα" echo "θα πρέπει να υπάρχει σε όλες τις ηχογραφήσεις, ακόμη και αν είναι κάτω από το επίπεδο θορύβου στο παρασκήνιο," είπε ο Patty Lin, μεταδιδακτορικός υποψήφιος στο ASU και άλλο μέλος της ομάδας. "Αλλά όταν προσθέτουμε τα σήματα μαζί, αυτό το πλάτος ανάκλασης του πυρήνα γίνεται ορατό, το οποίο μας επιτρέπει να χαρτογραφήσουμε τη βαθιά Σελήνη."
Ο Weber είπε στο Space Magazine ότι τα διατμητικά κύματα δεν διεισδύουν στις ρευστές περιοχές. «Έτσι, ενώ έχουμε παρατηρήσει αντανακλάσεις συμπίεσης από τον συμπαγή εσωτερικό πυρήνα, δεν έχουμε (όπως αναμενόταν) παρατηρήσει ανακλάσεις διάτμησης από τον εσωτερικό πυρήνα, καθώς αυτή η ενέργεια αντανακλάται στο εξωτερικό στρώμα πυρήνα».
Πρόσφατες μελέτες έδειξαν ότι η Σελήνη είχε έναν σχετικά μικρό πυρήνα πλούσιο σε σίδηρο, μεγέθους μεταξύ περίπου 250 και 430 χλμ. Ή περίπου 15 έως 25% της μέσης ακτίνας 1.737,1 χλμ. Οι νέες μετρήσεις βάζουν τον πυρήνα ελαφρώς μεγαλύτερο.
«Έχουμε τοποθετήσει το όριο του πυρήνα-μανδύα σε ακτίνα 330 km, περίπου το 19% της μέσης ακτίνας της Σελήνης», δήλωσε ο Weber σε ένα email.
Ο πλούσιος σε σίδηρο πυρήνας έχει μια συμπαγή εσωτερική σφαίρα σε ακτίνα περίπου 240 km (150 μίλια) και ένα εξωτερικό περίβλημα υγρού πάχους 90 km (55 μίλια).
Η νέα έρευνα επισημαίνει επίσης το εσωτερικό με εξάντληση των πτητικών, με τον σεληνιακό πυρήνα να περιέχει ένα μικρό ποσοστό ελαφρών στοιχείων όπως το θείο, παρόμοιο με τα φωτεινά στοιχεία στον πυρήνα της Γης - θείο, οξυγόνο και άλλα.
Τα δεδομένα 30 ετών που επανεξετάστηκαν φαίνεται επίσης να επιβεβαιώνουν την κορυφαία θεωρία για το πώς σχηματίστηκε η Σελήνη.
«Η παρουσία ενός στρώματος τήγματος και ενός λιωμένου εξωτερικού πυρήνα υποστηρίζει το ευρέως αποδεκτό μοντέλο μεγάλης πρόσκρουσης σεληνιακού σχηματισμού, το οποίο προβλέπει ότι η Σελήνη θα μπορούσε να είχε σχηματιστεί σε μια τελείως λιωμένη κατάσταση», δήλωσε ο Weber.
