Mondbeben sind viel häufiger als gedacht, Apollo-Daten legen nahe.

Ein neuer Blick auf jahrzehntealte Daten der Apollo-Missionen hat Hinweise auf Zehntausende zuvor unerkannte Mondbeben ergeben. Die Ergebnisse könnten Details über die innere Funktionsweise des Mondes enthüllen und Auswirkungen auf zukünftige bemannte Missionen haben.

„Es gab mehr tektonische Ereignisse auf dem Mond, er ist tektonisch aktiver als bisher angenommen wurde“, sagt der Planetenseismologe Keisuke Onodera von der Universität Tokio. Durch akribische Untersuchung der Formen seismischer Wellen fand Onodera 22.000 zuvor nie gesehene Mondbeben, wie er am 5. Juli in JGR: Planets berichtet.

In den 1960er und 1970er Jahren brachten die Apollo-Missionen, die auf dem Mond gelandet sind, zwei Arten von Seismometern mit: eines zur Messung längerer seismischer Wellen, die aus tieferen Bodenschichten stammen, und eines zur Messung kürzerer Wellen, die näher an der Oberfläche begannen oder mehr Energie trugen. Die Seismometer zeichnen die Form der Wellen auf, die den Boden erschüttern – einige sind gedrungen und dämpfen schnell ab, während andere lang sind und allmählich verschwinden. Anhand der Formen können Wissenschaftler die Ursprünge des Bebens untersuchen.

Einige dieser Seismometer nahmen von 1969 bis 1977 Daten nahezu kontinuierlich auf und zeichneten etwa 13.000 seismische Ereignisse auf. Aber die meisten Daten der Kurzperioden-Seismometer waren damals so stark mit anderen Wellenquellen kontaminiert, dass sie fast unbrauchbar waren.

„Das sind 50 Jahre alte Daten, die die Menschen damals praktisch von Hand bearbeiten mussten“, sagt die in Kalifornien ansässige lunare Seismologin Ceri Nunn, die nicht an der neuen Studie beteiligt war. „Man hat sie auf einem alten minderwertigen Nadeldrucker ausgedruckt und von Hand gezeichnet.“

Die lunaren Wissenschaftler wussten also, dass sie wahrscheinlich einige Mondbeben aus dieser Zeit verpasst hatten. Aber niemand hatte sich tatsächlich hingesetzt und die Daten aufgearbeitet, um herauszufinden, wie viele es waren, bis Onodera im letzten Jahr seine Aufmerksamkeit darauf richtete.

„Das Überraschendste ist, dass ich 22.000 entdeckt habe – eine deutlich größere Anzahl von Ereignissen als im Originaldatensatz“, sagt Onodera. Die neuen Beben erhöhen die bekannte Gesamtzahl auf 35.000. „Das hat niemand erwartet.“

Onodera betrachtete das Diagramm jedes einzelnen seismischen Ereignisses mit bloßem Auge und kategorisierte sie einzeln nach ihrer Form. Andere lunare Wissenschaftler waren von dieser einfachen akribischen Arbeitsweise beeindruckt.

„Es handelt sich um natürliche Intelligenz, würde ich sagen, nicht um künstliche Intelligenz“, sagt der planetare Geophysiker Raphaël Garcia von der ISAE-Supaero in Toulouse, Frankreich, der nicht an der Studie beteiligt war. „Ich bin sicher, dass das eine riesige Menge Arbeit war. Er hat alles neu ausgewertet.“

Seismologe Keisuke Onodera klassifizierte verschiedene seismische Wellenformen, die Erschütterungen unterschiedlichen Ursprungs entsprechen. Einschläge auf dem Mond erzeugten eine buschige Wellenform (oben), die den Boden mit Geschwindigkeiten von einigen hundert Nanometern pro Sekunde erschütterte und 30 Minuten lang anhielt. Flache Mondbeben erzeugten einen kürzeren Hüpfer, der schnell abflachte (unten). Die Kategorisierung der Beben aus verschiedenen Quellen gibt neue Einblicke in die seismische Aktivität des Mondes.

Vergleich der Wellenformen verschiedener Mondbeben

Die meisten neu identifizierten Beben stammten von externen Quellen wie extremen Temperaturschwankungen oder Einschlägen. Darunter waren Zeiten, in denen die NASA absichtlich Raketenbooster oder Mondmodule auf die Oberfläche des Mondes fallen ließ, um zu sehen, was passiert. Aber einige waren flache Mondbeben, die Bewegungen widerspiegeln, die aus den obersten paar Kilometern der Mondkruste stammen. Diese Beben sind höchstwahrscheinlich diejenigen, die Informationen über die innere Funktionsweise des Mondes liefern können.

Frühere Studien hatten in acht Jahren Beobachtung 28 flache Mondbeben identifiziert. Onodera fand 46 weitere, was die Gesamtzahl der bekannten flachen Mondbeben signifikant erhöht.

Er fand auch heraus, dass diese flachen Beben anscheinend häufiger in der nördlichen Hemisphäre in der Nähe der Landestelle von Apollo 15 vorkommen als in der Nähe der südlicheren Standorte von Apollo 14 und 16. Daten zur Schwerkraft von den NASA GRAIL-Sonden, die 2012 auf die Mondoberfläche stießen, zeigten, dass vulkanische Gänge die Landestelle von Apollo 15 umgeben. Die flachen Mondbeben entstehen möglicherweise, wenn die Kruste des Mondes um diese dichteren Eindringungen herum schrumpft, schlägt Onodera vor.

Ein besseres Verständnis von Häufigkeit und Stärke lunarer Beben wird bei der Planung von menschlichen Reisen zum Mond und der Errichtung von Strukturen auf dem Mond wichtig sein. Seismische Daten können die Tiefe des lunaren Bodens messen, was bestimmen kann, wie viel Baumaterial den Astronauten zur Verfügung steht. Die Messungen können auch Grenzwerte festlegen, wie viel Erschütterung lunare Lebensräume aushalten müssen, und anzeigen, wo die sichersten Landestellen sein könnten.

Glücklicherweise werden lunare Wissenschaftler bald über wesentlich mehr Daten verfügen. NASA und kommerzielle Partner planen, 2025 ein Paar Seismometer auf die erdabgewandte Seite des Mondes zu schicken. Und die chinesische Chang’e 7-Mission wird 2026 ein weiteres Seismometer zum Südpol des Mondes schicken.