Shallow lunar fractures dominate the long-lasting seismic coda
Auteurs : Lei Zhang, Qian Huang, Minghao Huang, Jinhai Zhang, Dijun Guo
Résumé scientifique
Lunar seismic records are characterized by long-lasting spindle-shaped coda, which has long been considered to be caused by strong velocity contrasts in a continuous-medium lunar crust; however, simulated waveforms could not well match the observation even with unrealistically strong velocity contrasts, demonstrating its mechanism still unsolved. Here we propose a novel model of coda wave generation with random fractures in the lunar crust, where vacuum fractures prevent seismic wave propagation as insulating boundaries, causing strong persistent reverberation in terms of total reflection among fractures. Our model can easily reproduce the typical characteristics of observed Apollo data even using a limited number of simplified fractures in homogeneous matrix, with envelope correlations over 0.9, much higher than previous studies. Numerical simulations suggest that fractures in the uppermost ~1 km of the crust may dominate lunar seismic scattering. This model enables us to investigate the shallow lunar fracture system using seismic data and to suppress seismic coda for detecting critical phases reflected from deep interiors.
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Investigation of scattering in lunar seismic codaJ.-F. Blanchette-Guertin, Catherine L. Johnson, J. Lawrence · 2012 · Journal of Geophysical Research · cité 51 fois · Pas encore résumé
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Seismic scattering and shallow structure of the moon in oceanus procellarumA. Dainty, M. Toksöz, K. Anderson et al. · 1974 · The moon · cité 125 fois · Pas encore résumé
Seismic scattering and shallow structure of the moon in oceanus procellarum relie la diffusion sismique lunaire à la structure superficielle, objet également étudié ici.
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The fractured Moon: Production and saturation of porosity in the lunar highlands from impact crateringJ. Soderblom, A. J. Evans, Brandon C. Johnson et al. · 2015 · Geophysical Research Letters · cité 85 fois · Pas encore résumé
The fractured Moon examine la production et la saturation de la porosité des hauts plateaux par les impacts, plutôt que la coda sismique.
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Artificial Impacts on the Moon: Modeling 3D Seismic Propagation Effects with AxiSEM3DC. Nunn, B. Fernando, M. Panning · 2024 · The Planetary Science Journal · cité 9 fois · Pas encore résumé
Artificial Impacts on the Moon modélise la propagation des ondes Apollo avec AxiSEM3D et des hétérogénéités, au lieu de fractures sous vide.
Résumé scientifique
During the Apollo missions, used spacecraft were deliberately crashed into the Moon to provide large signals for the seismic experiments. We use AxiSEM3D and a variety of 1D and 3D models to model these impacts and propagate seismic waves across the Moon in 3D. Simulations using a smoothly varying background model, which include scattering heterogeneities to 50 km depth, reproduced some of the observations, especially farther from the source. These simulations have an emergent onset and an increase and decay in the seismic envelope. However, close to the source (<15°), the simulations include a large-amplitude surface wave, which is inconsistent with the observations. Traditionally, artifici…
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Scattering attenuation profile of the Moon: Implications for shallow moonquakes and the structure of the megaregolithK. Gillet, L. Margerin, M. Calvet et al. · 2017 · Physics of the Earth and Planetary Interiors · cité 63 fois · Pas encore résumé
Scattering attenuation profile of the Moon étudie l’atténuation par diffusion et ses liens avec la structure superficielle lunaire.
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Constraining lunar lower-mantle attenuation using ScSH-SH amplitude ratiosBiao Yang, Jin-Hai Zhang · 2026 · Geophysical Journal International · Pas encore résumé
Constraining lunar lower-mantle attenuation estime l’atténuation du manteau inférieur en limitant l’influence de la diffusion près de la surface.
Résumé scientifique
Seismic attenuation in lunar lower mantle can provide critical constraints on thermal state and composition of the deep interior; however, previous estimates based on path-integrated amplitudes are strongly influenced by near-surface scattering, especially for narrow-band waveforms recorded by Apollo’s sparse seismic stations. Here we show that the amplitude ratio between ScSH and SH from the same station can mitigate this limitation. We measure these ratios from narrow-band records and invert for lower-mantle Q by matching them with synthetic predictions that account for geometric spreading, source radiation, and interface transmission. Synthetic tests verify that the method recovers Q with…
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Scattering‐to‐Intrinsic Transition Governing Coda Attenuation in the US Continental CrustYu-Tong Liang, Wei Wang, Juan Li et al. · 2026 · Journal of Geophysical Research - Solid Earth · Pas encore résumé
Scattering-to-Intrinsic Transition étudie les mécanismes d’atténuation de la coda dans la croûte continentale terrestre, et non lunaire.
Résumé scientifique
Seismic attenuation is a key indicator of crustal heterogeneity and energy dissipation, yet the physical mechanism of coda‐wave attenuation remains unclear due to the combined influence of scattering and intrinsic absorption. In this study, we analyze multi‐frequency S‐wave coda attenuation using the seismic recordings from USArray. Our results reveal that S‐wave coda attenuation exhibits pronounced frequency dependence, with distinct dominant mechanisms across different frequency bands. At lower frequencies (1.5 and 3 Hz), attenuation is primarily controlled by scattering associated with crustal heterogeneities and velocity contrasts, whereas at higher frequencies (6 and 12 Hz), intrinsic a…
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The Resonant Tidal Evolution of the Earth-Moon DistanceMohammad Farhat, Pierre Auclair-Desrotour, Gwenaël Boué et al. · 2022 · A&A 665, L1 (2022) · cité 86 fois · Résumé IA disponible
The Resonant Tidal Evolution of the Earth-Moon Distance modélise l’évolution orbitale et les marées du système Terre-Lune, sans étudier les séismes.
Résumé scientifique
Due to tidal interactions in the Earth-Moon system, the spin of the Earth slows down and the Moon drifts away. This recession of the Moon is now measured with great precision, but it has been realized, more than fifty years ago, that simple tidal models extrapolated back in time lead to an age of the Moon that is by far incompatible with the geochronological and geochemical evidence. In order to evade this problem, more elaborate models have been proposed, taking into account the oceanic tidal dissipation. However, these models did not fit both the estimated lunar age and the present rate of lunar recession simultaneously. Here we present a physical model that reconciles these two constraint…
Les travaux antérieurs sur lesquels il s’appuie
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Lunar Seismology: A Data and Instrumentation ReviewC. Nunn, R. Garcia, Yosio Nakamura et al. · 2020 · Space Science Reviews · cité 138 fois · Pas encore résumé
Lunar Seismology: A Data and Instrumentation Review passe en revue les données et instruments sismiques Apollo mobilisés pour étudier la Lune.
Résumé scientifique
Several seismic experiments were deployed on the Moon by the astronauts during the Apollo missions. The experiments began in 1969 with Apollo 11, and continued with Apollo 12, 14, 15, 16 and 17. Instruments at Apollo 12, 14, 15, 16 and 17 remained operational until the final transmission in 1977. These remarkable experiments provide a valuable resource. Now is a good time to review this resource, since the InSight mission is returning seismic data from Mars, and seismic missions to the Moon and Europa are in development from different space agencies. We present an overview of the seismic data available from four sets of experiments on the Moon: the Passive Seismic Experiments, the Active Sei…
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Origin of coda waves: Source, attenuation, and scattering effectsK. Aki, B. Chouet · 1975 · Journal of Geophysical Research · cité 1 699 fois · Pas encore résumé
Origin of coda waves traite des effets de la source, de l’atténuation et de la diffusion sur la formation des ondes de coda.
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Apollo Lunar Seismic Experiment - Final SummaryYosio Nakamura, G. Latham, H. Dorman · 1982 · Journal of Geophysical Research · cité 198 fois · Pas encore résumé
Apollo Lunar Seismic Experiment - Final Summary documente l’expérience sismique Apollo dont les enregistrements servent à comparer les simulations.
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A New Archive of Apollo’s Lunar Seismic DataC. Nunn, Yosio Nakamura, S. Kedar et al. · 2022 · The Planetary Science Journal · cité 24 fois · Pas encore résumé
A New Archive of Apollo’s Lunar Seismic Data décrit une archive des données Apollo employées pour analyser les signaux sismiques lunaires.
Résumé scientifique
The Apollo astronauts deployed seismic experiments on the nearside of the Moon between 1969 and 1972. Five stations collected passive seismic data. Apollo 11 operated for around 20 days, and stations 12, 14, 15, and 16 operated nearly continuously from their installation until 1977. Seismic data were collected and digitized on the Moon and transmitted to Earth. The data were recorded on magnetic reel-to-reel tapes, with timestamps representing the signal reception time on Earth. The taped data have been widely used for many applications and have previously been shared in various formats. The data have slightly varying sampling rates, due to random fluctuations of the data sampler and also it…
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Ancient Igneous Intrusions and Early Expansion of the Moon Revealed by GRAIL Gravity GradiometryJ. Andrews-Hanna, S. Asmar, J. Head et al. · 2013 · Science · cité 197 fois · Pas encore résumé
Ancient Igneous Intrusions and Early Expansion of the Moon étudie les intrusions et l’expansion lunaire par gravimétrie, pas la coda sismique.
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Mis à jour le 9 novembre 2026.