New development of lunar seismology from re-analysis of Apollo seismic data

• Auteur / Autrice : Taichi Kawamura
• Direction : Philippe Lognonné, Naoki Kobayashi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : [Sciences de la Terre, de l'environnement et des planètes]
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sismologie

Lune

Projet Apollo

Résumé

La structure interne de la Lune nous renseigne sur la composition minéralogique et la température et donc sur son origine et son évolution thermique. La sismologie est une des techniques les plus efficaces et les séismes lunaires ont été observés par l'expérience de sismologie passive des missions Apollo. Durant 5 ans et demi, des observations en réseau ont été réalisées par 4 stations permettant de contraindre la structure de vitesse des ondes sismiques et l'épaisseur de la croûte. Cependant, le réseau sismique Apollo n'a pu dévoiler pleinement les caractéristiques sismiques de la Lune et plusieurs questions importantes ne sont pas encore résolues. Mais ces données, faute de nouvelle mission, restent uniques et sont la source principale d'information. Cette thèse est basée sur leur ré-analyse, avec des techniques modernes et l'objectif de répondre à quelques questions en suspens de la sismologie lunaire. Trois sujets différents ont été abordés. Tout d'abord, J'ai examiné les séismes profonds non localisées par le réseau sismique Apollo avec un instrument « oublié », le gravimètre de surface d'Apollo (LSG). La seconde partie de ma thèse s'eat focalisée sur les paramètres sismiques focaux des événements lunaires, à partir d'analyses spectrales. Enfin, la répartition spatiale des impacts a été examinée. J'ai étudié si l'asymétrie prédite par l'observation des cratères sur la Lune était également détectée sur les impacts identifiés. De mes investigations, je conclus les données sismiques Apollo sont donc encore une source importante d'information et nous permette de faire progresser la compréhension actuelle de la sismologie lunaire et de préparer les futures missions.

The thesis discusses the new understandings of lunar seismology obtained from the re-analyses of Apollo seismic data. Three topics will be discussed. First is the seismic use of Apollo 17 Lunar Surface Gravimeter Data. I reanalyzed the gravimeter data in and showed that we can obtain seismic information from the data. Using this additional data, I succeeded in identifying new farside deep moonquake and evaluating the observation bias of the Apollo seismic network. Second are the spectral analyses of moonquakes. By using both long and short period seismometer I succeeded in expanding the usable frequency range of the seismic spectra and enabled more detailed investigation of source mechanisms of moonquakes. From the investigation, I found that stress drop of deep moonquakes is -0. 1 MPa considering the effect of scattered energy into the coda. This is comparable with the stress variation caused by the tidal stress acting on the Moon and my result supports the model of tidally oriented deep moonquakes. Finally, I examined the spatial distribution of impact events and bombardment history on the Moon. I used the seismically identified meteorite impacts, which cover much smaller scale impacts compared to previous studies, and examined the cratering asymmetry on the Moon. From the close investigation, I found that the cratering asymmetry exists on the Moon for small meter size craters. In ail cases, I showed that Apollo seismic data is still an important piece of information and at the same time, additional data and observations are desired for more detailed discussion of the nature of lunar seismic events.