30年前的数据揭示了月球核心的细节

巴兹·奥尔德林在宁静之海部署了一台地震仪。

20世纪70年代阿波罗宇航员留在月球表面的地震传感器的信号揭示了对月球核心的新见解，这要归功于使用21世纪计算能力的新分析。

研究人员表示，这项新研究首次证实了月球核心的分层，并表明月球和地球一样，有一个被熔融的外核包围的固体内核。但研究发现，月球内部的外核周围还有另一层部分熔化的物质——一圈岩浆。

这些发现来自1969年至1972年间，美国国家航空航天局宇航员在阿波罗六次载人登月期间在月球上部署的四台地震仪收集的数据。地震仪一直工作到1977年。

“自阿波罗时代以来，这些数据本身就一直在持续使用，”该研究的主要作者、阿拉巴马州亨茨维尔NASA马歇尔太空飞行中心的蕾妮·韦伯说。

关于月球中心组成的大多数信息都是从它的自转、潮汐畸变和磁场等方面推断出来的。然而，研究人员表示，几乎没有什么确凿的数据可供借鉴。

亚利桑那州立大学地球与太空探索学院教授Ed Garnero也参与了这项研究，他解释道：“月球最深处的内部，尤其是它是否有核心，一直是地震学家的盲点。”“旧阿波罗任务的地震数据太吵了，无法对月球进行任何自信的成像。”

Weber、Garnero和他们的同事利用一种创新的新技术——最初是为了分析地球上的地震观测而开发的——提供了关于月球核心的第一个直接信息。

研究人员表示，除了月球内部的分层外，这项研究还表明，月球富含铁的内核含有不到6%的硫等轻元素。

这项新研究发表在1月7日的《科学》杂志上。

来自月球过去的爆炸

新月球核心研究的核心是美国国家航空航天局的阿波罗被动地震实验，阿波罗宇航员在所有六次登月期间都在月球表面进行了该实验，从1969年7月历史性的阿波罗11号飞行开始。

韦伯和她的团队没有使用阿波罗11号地震仪的数据，但他们确实分析了阿波罗12号、14号、15号和16号飞行期间部署的仪器的数据。1972年，阿波罗17号最后一次登月也包括了另一台地震仪。

地震仪的信息被送回地球近八年，直到1977年9月关闭。月球地震和流星体撞击占了大部分数据，尽管美国国家航空航天局确实故意撞击了几枚土星五号月球火箭的火箭级和阿波罗任务中使用的月球着陆器，以帮助校准地震网络。

从那时起，科学家们一直致力于从实验中尽可能多地挤压月球内部，韦伯的团队就是从这个实验中来的。

在月球的核心

韦伯和她的同事们首先研究了现有的月球地震信号目录。研究发现，其中6000多次是深月震，发生在地表以下约435英里（700公里）处。

研究人员表示，这些月震源于月球内部的特定区域，每个区域都产生了可重复的地震波形信号。

正因为如此，科学家们能够采用地震波形叠加技术，将来自同一来源的数据叠加在一起。结果产生了100多个单独的深月震集群。

在地球上，更容易看到不同的波形和地震相位，但在月球上——月球表面因撞击而更加破碎——到达表面的地震能量变得模糊和模糊。

研究人员表示，科学家们必须使用计算技术来“解开”信号，然后排列数据堆栈，以提供对月球内部的清晰测量。

韦伯说，月球核心的密度和大小会影响月震经过它所需的时间。因此，研究人员可以预测假设的地震波何时到达某个点，这使他们能够非常精确地计算地核的大小和结构。

距离上一次地震仪问世已经过去了30多年，但他们提供的数据对月球研究仍然至关重要。尽管如此，韦伯还是表示希望能获得更多的数据。

韦伯说，更多的月球地震任务可以为科学家提供进一步增加我们对月球核心知识的机会。