Månen har jernkjerne

Seismiske målinger fra Apollo-ferdene på 1970-tallet er vasket rene for støy med elektroniske midler. De viser at månen har en kjerne av jern, slik som jorda.

Kjernen av fast jern strekker seg ut til den innerste sjuendedelen av månen. Til sammenligning dekker jordas faste jernkjerne rundt den innerste femdelen, altså forholdsvis ikke mye større.

Men til forskjell fra jordas kjerne, så har månen også et delvis smeltet lag rundt kjernen.

Helt siden Apolloferdene har forskerne antatt at månen har en slik kjerne, men de har vært usikre på hvor stor den er og hva det består av.

Kart over månens indre, utfra de nye resultatene som er publisert i januar 2011. (Figur: NASA/MSFC/Renee Weber, tilpasset av forskning.no)
Kart over månens indre, utfra de nye resultatene som er publisert i januar 2011. (Figur: NASA/MSFC/Renee Weber, tilpasset av forskning.no)

Seismometre fra 70-tallet

Renee Weber ved NASAs Marshall Space Flight Center og Peying Lin fra Arizona State University har sammen med kolleger funnet ut mer, ved hjelp av data fra de fire seismometrene som Apollo-astronautene etterlot på månen tidlig på 1970-tallet.

Seismometre er følsomme instrumenter som registrerer små bevegelser i bakken, for eksempel fra jordskjelv.

Månen har også måneskjelv. Noen av dem kommer dypt innefra månen. De utløses når tyngdekraften fra jorda river og drar i vår lille naboklode.

Seismometeret som ble satt ut på månens overflate av astronautene på Apollo 14 i februar 1971. (Foto: NASA/JSC)
Seismometeret som ble satt ut på månens overflate av astronautene på Apollo 14 i februar 1971. (Foto: NASA/JSC)

Som ultralyd-undersøkelse

Skjelvene kan fortelle mye om det indre av en klode. De forplanter seg gjennom bakken, omtrent som kraftige lydbølger.

Seismologene kan måle retningen og tiden sjokkbølgene treffer instrumentet, akkurat som når jordmoren sender ultralydbølger gjennom livmoren og ser refleksjonene på skjermen bygge opp et bilde av det lille, voksende barnet der inne.

Et skjelv fra baksiden av månen vil gå tvers gjennom kloden. Jo større tetthet, desto fortere går sjokkbølgene. De vil også bli avbøyd i retning mot tettere områder, for eksempel kjernen. Dette kalles refraksjon, og kan fortelle forskerne noe om hva kjernen består av.

Skjelv fra forsiden av månen vil bli reflektert i brå overganger der tettheten plutselig endrer seg. Dette skjer for eksempel i yttergrensen av kjernen, og kalles refleksjon. Reflekterte sjokkbølger kan fortelle forskerne noen om hvor de forskjellige lagene er.

Dekket av støy

De fire seismometrene på månen sendte data fram til 1977. Men Apollomålingene har lite målinger av de dype måneskjelvene. De var dessuten svake, og ble spredt utover i den oppsprukne måneskorpen.

Alle disse spredte signalene ble til en støy som dekket til den verdifulle informasjonen. For å sile ut denne støyen, har forskerne brukt en metode der flere signaler kombineres.

Zoomer inn på skjelvene

Det de har gjort, er blant annet å tidsforsinke signalene fra de forskjellige seismometrene i ulik mengde.

De har tatt utgangspunkt i at måneskjelvet og sjokkbølgen startet på ett bestemt sted inne i månen.

Normalt vil jo sjokkbølgen først nå fram til det seismometeret som er nærmest dette stedet, og så det som er lengst unna. Men ved å justere med forskjellige tidsforsinkelser, kan sjokkbølgene forskyves slik at de overlapper på ett og samme tidspunkt.

Summen av alle signalene fra sjokkbølgen vil da stige opp over støyen fra spredningen, som bare varierer tilfeldig uansett.

Men signalene overlapper bare for dette spesielle stedet inne i månen. Det blir omtrent som å zoome inn på dette området.

Kartet viser omtrentlig plassering av de fire seismometrene på månen som sendte data tilbake til jorden til fra begynnelsen av 1970-tallet til 1977. (Månefoto i bakgrunnen: Luc Viatour, Wikimedia Commons, se lisens)
Kartet viser omtrentlig plassering av de fire seismometrene på månen som sendte data tilbake til jorden til fra begynnelsen av 1970-tallet til 1977. (Månefoto i bakgrunnen: Luc Viatour, Wikimedia Commons, se lisens)

Rester av urgammel kollisjon

Med mange slike innzoominger har Weber og kollegene hennes kunnet bygge opp bildet av månens indre, mer nøyaktig enn noen gang tidligere.

Resultatene tyder på at de delvis smeltede ytre lagene av kjernen er stabile, slik at det ikke går noen strømninger gjennom dem. Slike strømninger i jordens indre lager magnetfeltet som beskytter oss mot farlige kosmiske stråker. Månen har ikke noe slikt magnetfelt, men kan ha hatt det tidlig i sin historie.

Resultatene tyder også på at det er lite av de lettere grunnstoffene i kjernen, som svovel og oksygen. Mangelen på slike grunnstoffer skyldes trolig at månen ble skapt ved en voldsom kollisjon mellom den unge jordkloden og et annet himmellegeme.

I heten etter denne kollisjonen unnslapp de lettere grunnstoffene.

Den nåværende månekjernen er trolig sammensatt av materiale fra kjernen av dette kolliderende himmellegemet, skriver forskerne i artikkelen i tidsskriftet Science, der resultatene er publisert.

Referanse og lenker:

Renee C. Weber, Pei-Ying Lin et.al: Seismic Detection of the Lunar Core, www.scienceexpress.org, 6. januar 2011

Nyhetsmelding på nettsidene til NASA
 

Powered by Labrador CMS