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Einer neuen Studie zufolge könnte ein von US-Astronauten auf der Mondoberfläche zurückgelassenes Raumschiff kleine Erschütterungen verursachen, die als Mondbeben bekannt sind.
Durch die Analyse von Daten aus der Apollo-Ära mit modernen Algorithmen haben Forscher erstmals die bisher unbekannte Form seismischer Aktivität auf dem Mond entdeckt.
Massive Temperaturschwankungen, die auf dem Mond auftreten, können dazu führen, dass sich von Menschen geschaffene Strukturen auf eine Weise ausdehnen und zusammenziehen, die diese Vibrationen erzeugen, so der Bericht. Laut einer Pressemitteilung über die Studie ist die Mondoberfläche eine extreme Umgebung, die zwischen minus 208 Grad Fahrenheit (minus 133 Grad Celsius) im Dunkeln und 250 Grad Fahrenheit (minus 121 Grad Celsius) bei direkter Sonneneinstrahlung schwankt.
Tatsächlich dehnt sich die gesamte Oberfläche des Mondes bei Kälte und Hitze aus und zieht sich zusammen, heißt es in der am 5. September im Journal of Geophysical Research: Planets veröffentlichten Studie. Dennoch konnten Wissenschaftler mithilfe einer Form künstlicher Intelligenz ein derart genaues Verständnis der Daten aus der Apollo-Ära gewinnen, dass sie sanfte Erschütterungen lokalisieren konnten, die von einem Apollo 17-Mondlandemodul ausgingen, das ein paar hundert Meter von Instrumenten entfernt stand, die die Mondbeben aufzeichneten. Laut einer Zusammenfassung der Studie von Forschern von Institutionen wie dem California Institute of Technology und der NASA. (Die NASA stellte die Finanzierung der Studie bereit.)
Die Analyse bietet neue Erkenntnisse darüber, wie der Mond auf seine Umgebung reagiert und was seine seismischen Aktivitäten beeinflussen kann. Das Grollen war nicht gefährlich und würde für Menschen, die auf der Mondoberfläche stehen, wahrscheinlich nicht wahrnehmbar sein.
Experten sagten, das Verständnis von Mondbeben könnte für zukünftige Erkundungen von entscheidender Bedeutung sein, wenn die NASA und ihre Partner einen dauerhaften Außenposten auf der Mondoberfläche errichten – ein Ziel von Artemis, dem Monderkundungsprogramm der Agentur.
„Wie stark müssen wir unsere Strukturen bauen und welche anderen Gefahren müssen wir abmildern?“ Dr. Angela Marusiak, Assistenzprofessorin am Lunar and Planetary Laboratory der University of Arizona, sagte über die Fragen, die diese Art der Datenanalyse beantworten kann. Marusiak war nicht direkt an der Studie beteiligt, obwohl sie als Expertin für Mondseismologie Kontakt zu den Autoren hatte.
Bergbau für Mondbeben
Marusiak stellte fest, dass jede Apollo-Mission Instrumente zur Erkennung von Mondbeben mitführte. Aber die 1972 gestartete Apollo-17-Mission war bemerkenswert, weil sie eine Reihe von Seismometern hinterließ, die in der Lage waren, thermische Mondbeben aufzuspüren – oder die Erschütterungen, die durch die drastische Erwärmung und Abkühlung der Mondoberfläche verursacht werden.
„Tausende dieser Signale wurden während eines achtmonatigen Zeitraums von 1976 bis 1977 auf vier Seismometern aufgezeichnet, die während des Apollo 17 Lunar Seismic Profiling Experiment eingesetzt wurden, aber die schlechte Qualität der Daten erschwert die Analyse“, schreiben die Forscher. „Wir haben Algorithmen entwickelt, um den Ankunftszeitpunkt der Wellen genau zu bestimmen, die Stärke des seismischen Signals zu messen und die Richtung der Mondbebenquelle zu ermitteln.“
Wissenschaftler haben die Daten zum ersten Mal seit Jahrzehnten erneut überprüft. Die neue Analyse ließ das Forschungsteam zu dem Schluss kommen, dass eine bestimmte Art von Mondbeben – ein sogenanntes impulsives thermisches Mondbeben – nicht aus natürlichen Quellen stammte, sondern vielmehr aus der Erwärmung und Kühlung nahegelegener Raumfahrzeuge.
„Jeden Mondmorgen, wenn die Sonne auf die Landeeinheit trifft, beginnt sie abzuplatzen“, sagte der Co-Autor der Studie, Allen Husker, Forschungsprofessor für Geophysik am Caltech, in einer Erklärung. „Alle fünf bis sechs Minuten gab es einen weiteren, über einen Zeitraum von fünf bis sieben Erdenstunden. Sie waren unglaublich regelmäßig und wiederholten sich.“
Diese Erschütterungen unterschieden sich von einer anderen Art von Mondbeben, den sogenannten thermischen Mondbeben, die laut der Studie wahrscheinlich durch die natürliche Reaktion des Bodens auf Sonneneinstrahlung verursacht werden.
Andere seismische Aktivität
Die Forscher sagten, sie seien zuversichtlich, dass zukünftige Mondmissionen ein noch ganzheitlicheres Bild der Phänomene liefern werden.
Abgesehen von thermischen Beben ist der Mond auch für tiefe und flache Erschütterungen sowie Aktivitäten bekannt, die vermutlich durch Meteoriteneinschläge verursacht werden.
Es ist wichtig, einen wesentlichen Unterschied zwischen Mond und Erde zu beachten: Auf der Mondoberfläche gibt es keine sich verschiebenden tektonischen Platten, die katastrophale Ereignisse verursachen könnten. Aber der Mond hat ein aktives Innenleben und – wie die Erde – können bestimmte Arten seismischer Ereignisse zu jeder Zeit und an jedem Ort auf der Mondoberfläche auftreten, sagte Marusiak.
Marusiak war begeistert von Indiens Mondlandemission Chandrayaan-3, zu der auch ein Seismometer gehörte. Die indische Weltraumforschungsorganisation hat bereits bestätigt, dass das Instrument ein Mondbeben erkennen konnte. (ISRO-Forscher haben noch keine umfassenden Daten zur Aufzeichnung veröffentlicht oder eine mögliche Ursache für das Ereignis vorgeschlagen.)
Das Chandrayaan-3-Instrument, das zum ersten Mal Aktivitäten in der Nähe des Mondsüdpols aufzeichnete, wurde Anfang September in den Ruhezustand versetzt. Forscher werden am 22. September versuchen, die Raumsonde für die weitere Datenerfassung zu wecken, wenn der Landeplatz Chandrayaan wieder ins Sonnenlicht eintritt.
„Ich hoffe, dass Seismometer weiterhin in das Artemis-Programm einbezogen werden, da sie für das Verständnis dessen, was vor sich geht, wirklich wichtig sind, nicht nur an der Oberfläche, sondern sogar noch tiefer im Regolith (Boden)“, sagte Marusiak.
Wissenschaftler sind jedoch begeistert davon, dass die Durchsicht von Daten aus der Apollo-Ära mit moderner Technologie zu faszinierenden neuen Ergebnissen führen kann.
„Es ist wichtig, so viel wie möglich aus den vorhandenen Daten zu wissen, damit wir Experimente und Missionen entwerfen können, um die richtigen Fragen zu beantworten“, sagte Husker. „Der Mond ist neben der Erde der einzige Planetenkörper, auf dem sich gleichzeitig mehr als ein Seismometer befand. Es gibt uns die einzige Möglichkeit, einen anderen Körper gründlich zu untersuchen.“
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