Einen Sturm in LUNA erleben

Messgeräte auf der Mondoberfläche sind extremen Umweltbedingungen ausgesetzt, die beispielsweise durch das Fehlen einer Atmosphäre und eines internen Magnetfelds verursacht werden. Dazu gehören enorme Temperaturschwankungen mit Werten von über +120 °C am Tag bis unter -200 °C in der Nacht sowie die Einwirkung von Sonnen- und kosmischer Strahlung, die elektronische Bauteile schädigen kann. In den seismischen Daten der Apollo-Missionen führten die großen Temperaturschwankungen auf der Mondoberfläche zu Störsignalen mit hoher Amplitude, die insbesondere bei Sonnenaufgang oder -untergang auftraten. Hier in LUNA liefert uns die Erdatmosphäre eine andere Art von Umweltsignal, das wir mit dem kontinuierlich aufzeichnenden Seismometer in der Regolithhalle messen können – eines, das mit dem Wetter zusammenhängt.

Nach einigen ungewöhnlich heißen Tagen Ende Mai traf das erste große Gewitter des Sommers Köln und Umgebung am Abend des 29. Mai. Das Auftreten starker Winde im Zusammenhang mit dieser Gewitterfront ist in den seismischen Daten aus LUNA deutlich als plötzliches Einsetzen von langperiodischen Signalen auf den horizontalen Komponenten des Seismogramms zu erkennen (in den Grafiken durch die rote Linie gekennzeichnet). Diese Signale geben die Neigung des Bodens wieder, die durch die Auflast des Winddrucks entsteht. Die korrekte Identifizierung des Signals lässt sich durch den Vergleich mit Wetterdaten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) von einer Station am Flughafen CGN, direkt neben LUNA, bestätigen. Hier erreichten die Windböen in den 10 Minuten um 17:55 Uhr tatsächlich Orkanstärke, mit einer maximalen Windgeschwindigkeit, die Stärke 12 auf der Beaufort-Skala entspricht (über 118 km/h). Die höhere zeitliche Auflösung der seismischen Daten erlaubt eine genauere Bestimmung des Zeitpunkts dieser Orkanböen von 17:53 Uhr. Ein späteres Windereignis, das laut Wetterdaten gegen 18:50 Uhr UTC einsetzte, ist ebenfalls klar seismisch sichtbar. Die Signale auf der vertikalen Seismogrammkomponente zeichnen sich durch deutlich höhere Frequenzen aus und werden höchstwahrscheinlich eher durch den Aufprall von Regentropfen und Hagel auf den Boden und das Dach von LUNA erzeugt und nicht durch den Wind.

Obwohl der Sturm zum Glück keine Probleme für LUNA verursacht hat, kann man anhand der Daten beispielhaft sehen, dass auch andere Phänomene als Erdbeben sichtbare seismische Auswirkungen haben und von sehr empfindlichen Seismometern wie dem in LUNA installierten aufgezeichnet werden können. Tatsächlich wurden Daten des InSight-Marsseismometers auch schon verwendet, um Windgeschwindigkeiten auf dem Mars abzuleiten, als der zugehörige Windsensor nicht in Betrieb war.