De aarde en de planeet Mars staan bekend om hun hevige aardbevingen, maar ook op andere hemellichamen in ons zonnestelsel treden bevingen op: óók op de maan. Nu NASA zich voorbereidt om mensen naar de maan te brengen in het kader van het Artemis-programma, ontwikkelen wetenschappers en ingenieurs methoden om de aard en frequentie van deze maanbevingen te onderzoeken (Science Advances, 30 juli).
Net als aardbevingen spelen maanbevingen zich af langs actieve breuklijnen. Dat zijn scheuren in de maankorst die ontstaan doordat de maan krimpt naarmate zijn binnenste geleidelijk afkoelt. Door deze krimp kunnen breuklijnen plotseling verschuiven, waardoor bevingen ontstaan. Om deze maanbevingen te registreren hebben astronauten tijdens de Apollo-missies naar de maan seismometers geplaatst. Tussen 1969 en 1977 heeft dit netwerk van seismometers duizenden trillingen geregistreerd.
Maanbevingen zijn zeldzamer en aanzienlijk zwakker dan aardbevingen. Ze vormen daarom waarschijnlijk weinig gevaar voor astronauten die missies van slechts enkele dagen uitvoeren. Maar tijdens missies van meerdere maanden kunnen de bevingen aanzienlijke gevolgen hebben voor de infrastructuur op het maanoppervlak. Terwijl aardbevingen slechts enkele seconden duren, kunnen maanbevingen enkele uren aanhouden – lang genoeg om landingsvoertuigen omver te werpen en oppervlakteconstructies te doen instorten.
‘De kans op schade neemt aanzienlijk toe naarmate de infrastructuur dichter bij een actieve breuklijn ligt’, legt emeritus senior wetenschapper Thomas Watters van het Smithsonian National Air & Space Museum in Washington uit. Samen met Nicholas Schmerr, planetair seismoloog aan de Universiteit van Maryland, heeft Watters een nieuwe methode ontwikkeld voor het onderzoeken en schatten van de intensiteit van maanbevingen. De methode omvat het analyseren van losgeraakte rotsblokken en aardverschuivingen in een gebied waar vermoedelijk maanbevingen hebben plaatsgevonden.
Aan de hand van gegevens van NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter, die sinds 2009 om de maan cirkelt, hebben Watters en zijn collega’s duizenden actieve breuken op het maanoppervlak geïdentificeerd die mogelijk regelmatig maanschokken veroorzaken. Voor hun onderzoek analyseerden de wetenschappers oppervlakteveranderingen in de buurt van de Lee-Lincoln-breuk in de Taurus-Littrow-vallei. Op basis van waarnemingen van de omgeving van Lee-Lincoln schatten de wetenschappers dat dit gebied eens in de 5,6 miljoen jaar door een maanschok met een kracht van 3,0 op de schaal van Richter wordt getroffen.
‘Een van de dingen die we van de Lee-Lincoln-breuklijn hebben geleerd is dat veel vergelijkbare breuklijnen in de loop van miljoenen jaren waarschijnlijk meerdere aardbevingen hebben doorgemaakt. Dit betekent dat ze mogelijk nog steeds actief zijn en in de toekomst meer maanbevingen kunnen veroorzaken’, aldus Schmerr. Op basis van hun metingen en berekeningen schatten Watters en Schmerr dat de kans op een maanbeving tijdens de driedaagse missie van Apollo 17 één op twintig miljoen bedroeg.
De komende jaren wil NASA meer seismometers op het maanoppervlak plaatsen. De Farside Seismic Suite, met twee seismometers, zal landen in het Schrödinger-bekken aan de achterkant van de maan. En het Lunar Environment Monitoring Station, dat mede door Schmerr wordt geleid, zal naar de zuidpool van de maan vliegen met NASA’s bemande Artemis III-missie. Deze instrumenten en missies zullen wetenschappers als Watters en Schmerr helpen hun methoden voor het onderzoeken van maanbevingen verder te verfijnen. (EE)
Scientists investigate moonquakes using Apollo 17 samples, LRO observations