Mondseismologie

Die Mondseismologie ist die Untersuchung der Bodenbewegungen des Mondes und der Ereignisse, typischerweise Einschläge oder Mondbeben , die diese auslösen.

Mehrere seismografische Messsysteme wurden bereits auf dem Mond installiert und ihre Daten Wissenschaftlern zur Verfügung gestellt (beispielsweise im Rahmen des Apollo Lunar Surface Experiments Package ). Die Existenz von Mondbeben war eine unerwartete Entdeckung der Seismometer, die von Apollo-Astronauten zwischen 1969 und 1972 auf dem Mond platziert wurden. Das Instrument von Apollo 11 war bis August des Landejahres in Betrieb. Die Instrumente der Apollo-Missionen 12 , 14 , 15 und 16 funktionierten bis zu ihrer Abschaltung im Jahr 1977. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Man geht davon aus, dass Mondbeben nicht durch tektonische Plattenbewegungen (wie Erdbeben) verursacht werden , sondern durch Gezeitenkräfte zwischen Erde und Mond. ^{[ 3 ]} Weitere Daten sind erforderlich, um die Ursprünge und Auswirkungen der Kräfte, die Mondbeben auslösen, zu klären.

Die Chandrayaan-3- Mission der Indischen Weltraumforschungsorganisation (ISRO) führte das Instrument ILSA (Instrument for Lunar Seismic Activity) mit, um Daten über Mondbeben zu sammeln. Am 26. August 2023 registrierte ILSA ein mutmaßliches Naturereignis . ^{[ 4 ]} Es wird vermutet, dass es sich um ein Mondbeben handelt . ^{[ 5 ]}

Es wurden verschiedene Kategorien von Mondbeben registriert. Hunderte tiefe und 28 flache Beben wurden aufgezeichnet. Die tieferen Beben entstehen durch Gezeitenkräfte der Erde und treten gehäuft auf. ^{[ 6 ] [ 7 ]} Die flachen Beben sind tektonischen Ursprungs. Obwohl sie seltener sind als tiefe Beben, sind sie stärker, mit Raumwellenmagnituden > 5,5 und Spannungsabfällen von über 100 MPa. ^{[ 8 ]} Weitere seismische Aktivitäten wurden durch Meteoriteneinschläge und künstliche Signale von Mondlandefähren ausgelöst.

Eine zentrale Erkenntnis war das verbesserte Verständnis der Struktur des tiefen Mondinneren, einschließlich der Existenz eines festen inneren Kerns, einer scharfen Kern-Mantel-Grenze und einer partiell geschmolzenen Schicht an der Basis des Mondmantels. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} Der feste Kern hat einen Radius von etwa 240 km und ist von einem deutlich dünneren, flüssigen äußeren Kern mit einer Dicke von etwa 90 km umgeben. ^{[ 10 ]} Die partiell geschmolzene Schicht liegt über dem flüssigen äußeren Kern und ist etwa 150 km dick. Der Mantel reicht bis auf 45 ± 5 km an die Mondoberfläche heran. ^{[ 12 ]}

• Streuung vom Megaregolith Starke Schwankungen der Materialeigenschaften nahe der Mondoberfläche, die wahrscheinlich durch eine lange Geschichte von Einschlagkratern verursacht wurden, werden für die komplexen seismischen Wellenformen verantwortlich gemacht, denen klare reflektierte Ankünfte fehlen, die einen eindeutigen seismologischen Beweis für einen Mondkern liefern würden.
• Selenografische Verteilung: Alle Apollo-Seismometer befanden sich auf der erdzugewandten Seite des Mondes. Das relative Fehlen von Mondbeben auf der erdabgewandten Seite wurde entweder als (1) Hinweis auf einen sich abschwächenden Kern oder (2) als Beobachtungsfehler interpretiert, da Ereignisse mit einer bestimmten Magnitude, die sich näher an den Sensoren befinden, leichter zu erfassen sind.

Aufgrund des Erfolgs der Apollo-Seismometer haben mehrere Raumfahrtagenturen, darunter die NASA, Interesse an der Finanzierung zukünftiger seismischer Missionen zum Mond bekundet. Die NASA empfiehlt in ihrer Dekadenstudie zur Planetenforschung für den Zeitraum 2012–2022 ^{[ 13 ]} ein geophysikalisches Mondnetzwerk als eine der empfohlenen Missionen im Rahmen des Programms „New Frontiers“ . Ziel dieser Mission wäre es, mithilfe mehrerer identischer, über die Mondoberfläche verteilter Lander die Kenntnisse über das Mondinnere zu erweitern. Ein solches Netzwerk von Messstationen könnte die seismische Aktivität auf dem Mond, insbesondere auf der Mondrückseite, genauer erfassen.

Anfang 2018 rief die NASA das Programm „Entwicklung und Weiterentwicklung von Instrumenten für die Mondforschung“ (DALI) ins Leben. ^{[ 14 ]} DALI fördert Forschungsprojekte zur Unterstützung der Abteilung für Planetenforschung des Wissenschaftsdirektorats , darunter das angestrebte geophysikalische Netzwerk für den Mond. Die NASA vergab 2024 fünf DALI-Fördergelder, unter anderem für Forschungsprojekte zu Bodenradar und einem Magnetometersystem zur Bestimmung der Eigenschaften des Mondkerns. ^{[ 15 ]}