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Título: Insights about deep moonquakes origins
Autor(es): Silverio, Lyara Villanova
E-mail do autor: lyaravillanova@yahoo.com
Orientador(es): Yokoyama, Elder
Assunto: Lua
Sismos lunares
Profundo
Sismicidade
Periodicidade
Ciclicidade
Mecanismo físico
Data de publicação: 28-Out-2021
Referência: SILVERIO, Lyara Villanova. Insights about deep moonquakes origins. 2021. 107 f., il. Dissertação (Mestrado em Geociências Aplicadas) — Universidade de Brasília, Brasília, 2021.
Resumo: A gênese dos sismos profundos tem desafiado os cientistas há décadas. Cinquenta anos após a missão Apollo 11, algumas questões sobre as características geofísicas da Lua ainda permanecem sem resposta. Um deles envolve o mecanismo casual de terremotos lunares pro- fundos, que são eventos sísmicos de baixa magnitude (M ≤ 2) que variam de 700 km a 1200 km de profundidade. Embora a interpretação dos dados sismológicos das Missões Apollo tenha fornecido informações essenciais sobre a composição e estrutura da Lua, a relação entre esta estruturação e como as forças gravitacionais no sistema Terra-Lua-Sol influenciam eventos profundos ainda não está clara. Estudos anteriores sugerem que esses sismos lunares profun- dos podem ser desencadeados pela variabilidade gravitacional, produzida pelo movimento da Lua em torno da Terra (como os períodos/meses sinódicos, anomalísticos e siderais), ou seja, a periodicidade das marés. Os terremotos lunares profundos, por exemplo, foram associa- dos à ciclicidade orbital lunar. No entanto, o estresse cíclico de maré não é suficiente para causar ruptura em pressões confinantes onde ocorrem os eventos profundos, uma vez que seus hipocentros ocorrem em áreas mais profundas e não são sensíveis ao estresse de maré. Na Terra, terremotos profundos ocorrem perto da zona de transição no manto e sua origem está frequentemente associada à desidratação de placas litosféricas. Além disso, a relação angular entre o apse lunar paralelo ao eixo de rotação da Terra tem sido associada a um aumento no número de grandes terremotos, devido ao estresse das marés. Aqui foi analisada uma série temporal de sismos lunares profundos (correlacionados com sismos terrestres profundos) com o número de eventos sísmicos por dia e parâmetros orbitais correspondentes calculados, como variações na distância, ocorrência angular e temporal entre a Lua e os planos orbitais Sol-Terra . Essa análise foi realizada usando as abordagens de Aprendizado de Máquina e Wavelet. Em contraste com estudos anteriores, os resultados sugeriram que os elementos orbitais sujeitos a distúrbios solares não influenciam significativamente os sismos lunares profundos. Alternati- vamente, os sismos lunares profundos estão principalmente relacionados a parâmetros orbitais que descrevem a posição da Lua em seu plano orbital, em relação ao sistema de coordenadas referenciado pela eclíptica e equinócio da época J2000.0 (onde as missões Apollo registraram todos os eventos que nós conhecemos). Os resultados mostram que estes eventos profundos são desencadeados pelo movimento da Terra e da Lua em seu próprio plano orbital. Aqui foi encontrado que a sismicidade profunda advêm dos movimentos orbitais de Inclinação do plano lunar (IN), Longitude do Nodo Ascendente (OM), Anomalia Verdadeira (TA) e Argumento do Perifoco (W). Sismos profundos ocorrem em regiões sísmicas específicas, sugerindo que a sis- micidade pode ser induzida por fatores externos ao corpo planetário. Esses resultados também sugeriram que a Terra e a Lua possuem camadas específicas com comportamento elástico que respondem sismologicamente de forma semelhante.
Abstract: The genesis of deep quakes has been challenged scientists for decades. Fifty years after the Apollo 11 mission, some questions on the geophysical characteristics of the Moon still remain unanswered. One of them involves the casual mechanism of deep moonquakes, which are low magnitude seismic events (M ≤ 2) that ranges from 700 km to 1200 km in depth. Although the interpretation of seismological data from the Apollo Missions has provided essential infor- mation on the composition and structure of the Moon, a relationship between this structuration and how the gravitational forces in the Earth-Moon-Sun system influence deep moonquakes is still unclear. Previous studies suggest that these deep quakes can be triggered by gravitational variability, produced by the motion of the Moon around the Earth (such as the synodic, anoma- listic, and sidereal periods/months), i.e., tidal periodicity. Deep moonquakes, for example, have been associated with lunar orbital cyclicity. However, cyclic tidal stress is not sufficient to cause rupture at confining pressures where deep moonquakes occur, since its hypocenters occur in deeper areas and may not be sensitive to tidal stress. On Earth, deep quakes occur close to the transition zone in the mantle and their origin is often associated with dehydration of lithospheric slabs. Also, the angle relation between the lunar apse parallel to the axis of rotation of the Earth has been associated with an increase in the number of large earthquakes, due to tidal stresses. Here was analyzed a time series of deep moonquakes (correlating with deep earthquakes) with the number of seismic events per day, and calculated correspondent orbital parameters, such as variations in distance, angular and temporal occurrence between the Moon and the Sun-Earth orbital planes. This analysis was performed using Machine Learning and Wavelet approaches. In contrast to previous studies, the results suggested that the orbitals elements subject to solar disturbances do not significantly influence deep moonquakes. Alter- nately, deep moonquakes are mainly related to orbital parameters that describe the position of the Moon in its orbital plane, in relation to the coordinate system referenced by the ecliptic and equinox of the J2000.0 epoch (where Apollo missions recorded all the events that we know). The results show that deep quakes are triggered by the movement of the Earth and the Moon in their own orbital plane. Here was found that deep seismicity arises from the orbital movements of Inclination of the lunar plane (IN), Longitude of Ascending Node (OM), True Anomaly (TA), and Argument of Perifocus (W). Deep quakes occur in specific seismic regions suggest- ing that seismicity may be induced by external factors to the planetary body. These results also suggested that the Earth and the Moon have specific layers with elastic behavior that respond seismologically in a similar way.
Informações adicionais: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2021.
Licença: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
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