Maanbevingen zijn veel gebruikelijker dan gedacht, Apollo gegevens suggereren

Een nieuwe kijk op decennia oudedata van de Apollo-missies heeft bewijs opgeleverd van tienduizenden eerder niet-herkende maanbevingen. De resultaten kunnen details onthullen over de interne werking van de maan en kunnen gevolgen hebben voor toekomstige menselijke missies.

"Er waren meer tektonische gebeurtenissen op de maan, het is meer tektonisch actief dan voorheen gedacht," zegt planetair seismoloog Keisuke Onodera van de Universiteit van Tokio. Door nauwgezet de vormen van seismische golven te bestuderen, vond Onodera 22.000 nooit eerder geziene maanbevingen, meldt hij op 5 juli in JGR: Planets.

In de jaren 1960 en 1970 brachten de Apollo-missies die op de maan landden twee soorten seismometers mee: één om langere seismische golven te meten die dieper ondergronds ontstonden, en één om kortere golven te meten die dichter bij het oppervlak begonnen of die meer energie overbrachten. De seismometers tekenen de vorm van de golven die de grond doen schudden - sommige zijn gedrongen en dempen snel, terwijl anderen lang zijn en uitlopen. Op basis van de vormen kunnen wetenschappers informatie verkrijgen over de oorsprong van de beving.

Sommige van die seismometers namen bijna continu gegevens op van 1969 tot en met 1977, waarbij ongeveer 13.000 seismische gebeurtenissen werden geregistreerd. Maar de meeste gegevens van de seismometers voor kortere periodes waren zo vervuild met andere bronnen van golven dat ze bijna onbruikbaar waren op dat moment.

"Dit zijn gegevens van 50 jaar geleden waar mensen toen vrijwel met de hand mee moesten omgaan," zegt de in Californië gevestigde maanseismoloog Ceri Nunn, die niet betrokken was bij de nieuwe studie. "Je zou ze uitprinten op een oude matrixprinter en met de hand tekenen."

Daarom wisten maanwetenschappers dat ze waarschijnlijk wat maanbevingen uit die tijd misten. Maar niemand was eigenlijk gaan zitten om de gegevens op te schonen en erachter te komen hoeveel, totdat Onodera er vorig jaar zijn aandacht op richtte.

"Het meest verrassende is dat ik 22.000 heb gedetecteerd - een veel groter aantal gebeurtenissen dan het originele dataset," zegt Onodera. De nieuwe bevingen brengen het totale bekende aantal op 35.000. "Dat is iets dat niemand had verwacht."

Onodera keek naar de grafiek van elke individuele seismische gebeurtenis met het blote oog en categoriseerde ze één voor één op basis van de vorm ervan. Andere maanwetenschappers waren onder de indruk van deze low-tech zorgvuldigheid.

"Ik zou natuurlijke intelligentie zeggen, niet kunstmatige intelligentie," zegt planetair geofysicus Raphaël Garcia van ISAE-Supaero in Toulouse, Frankrijk, die niet betrokken was bij de studie. "Ik weet zeker dat het een enorme hoeveelheid werk is. Hij heeft alles opnieuw verwerkt."

Seismoloog Keisuke Onodera heeft verschillende vormen van seismische golven geclassificeerd die overeenkomen met schuddingen van verschillende oorsprongen. Effecten op de maan creëerden een bossige golfvorm (boven) die de grond deed schudden met snelheden van enkele honderden nanometers per seconde en bleef 30 minuten hangen. Oppervlakkige maanbevingen maakten een kortere piek die snel afnam (onder). Het categoriseren van de bevingen van verschillende bronnen geeft nieuw inzicht in de seismische activiteit van de maan.

Vergelijking van golfvormen gemaakt door verschillende soorten maanbevingen

De meeste nieuw geïdentificeerde bevingen waren van externe bronnen zoals extreme temperatuurwisselingen of inslagen, waaronder momenten waarop NASA opzettelijk raketboosters of maanmodules op het maanoppervlak liet vallen om te zien wat ze deden. Maar sommige waren oppervlakkige maanbevingen die bewegingen weerspiegelen die beginnen in de bovenste paar kilometers van de maankorst. Deze bevingen zijn degenen die waarschijnlijk het meest informatie zullen geven over de interne werking van de maan.

Eerdere studies hadden 28 oppervlakkige maanbevingen geïdentificeerd over acht jaar observaties. Onodera vond er 46 meer, waardoor het totale aantal bekende oppervlakkige maanbevingen aanzienlijk toenam.

Hij ontdekte ook dat deze oppervlakkige bevingen leken vaker voor te komen in het noordelijke halfrond, dicht bij de Apollo 15-landingsplaats, dan dichter bij de zuidelijkere Apollo 14 en 16-locaties. Zwaartekrachtgegevens van de NASA GRAIL-sondes, die in 2012 op het maanoppervlak neerstortten, toonden aan dat vulkanische dijken de Apollo 15-site omringen (SN: 12/14/12). De oppervlakkige maanbevingen kunnen ontstaan wanneer de maankorst samentrekt rond deze dichtere insluitsels, suggereert Onodera.

Het inzicht krijgen in de frequentie en sterkte van maanbevingen is belangrijk bij het plannen van menselijke reizen naar en structuren op de maan. Seismische gegevens kunnen helpen om de diepte van het maanoppervlak te meten, wat kan bepalen hoeveel bouwmateriaal astronauten zullen hebben om mee te werken. De metingen kunnen ook limieten stellen aan hoeveel schudden maanhabitats moeten weerstaan, en aangeven waar de veiligste landingsplaatsen zouden kunnen zijn.

Gelukkig zouden de maanwetenschappers binnenkort veel meer gegevens moeten hebben om mee te werken. NASA en commerciële partners plannen om in 2025 een paar seismometers naar de achterkant van de maan te sturen. En de Chinese Chang'e 7-missie zal in 2026 nog een seismometer naar de zuidpool van de maan sturen.