Wstrząsy Księżycowe są znacznie bardziej powszechne niż się sądziło, sugerują dane z misji Apollo

Nowe spojrzenie na dane z lat 60. i 70. z misji Apollo ujawniło dowody na dziesiątki tysięcy wcześniej nierozpoznanych trzęsień ziemi na Księżycu. Wyniki mogą ujawnić szczegóły na temat wewnętrznych procesów Księżyca i mogą mieć implikacje dla przyszłych misji z ludźmi.

"Było więcej zdarzeń tektonicznych na Księżycu, jest bardziej aktywny tektonicznie niż wcześniej sądzono" - mówi planetarny sejsmolog Keisuke Onodera z Uniwersytetu Tokijskiego. Analizując dokładnie kształty fal sejsmicznych, Onodera odkrył 22 000 dotychczas niewidzianych trzęsień ziemi na Księżycu, donosi w dniu 5 lipca w JGR: Planets.

W latach 60. i 70. misje Apollo, które wylądowały na Księżycu, zabrały ze sobą dwa rodzaje sejsmometrów: jeden do mierzenia fal sejsmicznych o dłuższym okresie, które miały swoje źródła w głębszych warstwach podziemnych, i drugi do mierzenia fal o krótszym okresie, które zaczynały się bliżej powierzchni lub przenosiły więcej energii.

Sejsmometry odczytują kształt fal, które wstrząsają ziemią - niektóre są krótkie i szybko tłumią drgania, podczas gdy inne są długie i stopniowo się kończą. Na podstawie kształtu naukowcy mogą dowiedzieć się, skąd pochodzi trzęsienie.

Niektóre z tych sejsmometrów zbierały dane niemal ciągle od 1969 do 1977 roku, rejestrując około 13 000 zdarzeń sejsmicznych. Ale większość danych z sejsmometrów o krótkim okresie była tak zanieczyszczona innymi źródłami fal, że wtedy było praktycznie niemożliwe do użycia.

"Są to dane sprzed 50 lat, które ludzie musieli obrabiać praktycznie ręcznie" - mówi seryjny sejsmolog Keri Nunn z Kalifornii, który nie brał udziału w nowym badaniu. "Wydrukowano je na seryjnym drukarce igłowej i ręcznie je opracowano".

Więc naukowcy zajmujący się Księżycem wiedzieli, że prawdopodobnie pomijali niektóre trzęsienia ziemi z tego okresu. Ale nikt naprawdę nie usiadł i nie uporządkował danych, by dowiedzieć się ile ich było, dopóki Onodera nie poświęcił im uwagi w zeszłym roku.

"Najbardziej zaskakujące jest to, że wykryłem 22 000 - znacznie większą liczbę zdarzeń, niż wynikało z oryginalnego zestawu danych" - mówi Onodera. Nowe trzęsienia ziemi zwiększają znaną liczbę do 35 000. "To było czegoś, czego nikt się nie spodziewał".

Onodera spoglądał na wykres każdego indywidualnego zdarzenia sejsmicznego i klasyfikował je jedno po drugim na podstawie ich kształtu. Inni naukowcy badający Księżyc byli pod wrażeniem tego niskotechnologicznego skrupulatności.

"To jest naturalna inteligencja, powiedziałbym, nie sztuczna inteligencja" - mówi planetarny geofizyk Raphaël Garcia z IESE-Supaero w Tuluzie we Francji, który nie był zaangażowany w badanie. "Jestem pewien, że to ogromna ilość pracy. On przetworzył wszystko ponownie".

Sejsmolog Keisuke Onodera sklasyfikował różne kształty fal sejsmicznych, które odpowiadały wstrząsom z różnych źródeł. Uderzenia na Księżycu stworzyły krzaczasty kształt fali (góra), który wstrząsał ziemią z prędkością kilkuset nanometrów na sekundę i utrzymywał się przez 30 minut. Płytkie trzęsienia ziemi stwarzały krótszy sygnał, który szybko zanikał (dół). Klasyfikacja trzęsień ziemi z różnych źródeł daje nowe spojrzenie na aktywność sejsmiczną Księżyca.

Porównanie kształtów fal stworzonych przez różne rodzaje trzęsień ziemi na Księżycu.

Większość nowo zidentyfikowanych trzęsień ziemi pochodziła z zewnętrznych źródeł, takich jak skrajne zmiany temperatury czy uderzenia, w tym czasy, kiedy NASA celowo zrzucała rakiety nośne lub moduły księżycowe na powierzchnię Księżyca, by zobaczyć, co się stanie. Ale niektóre były płytkimi trzęsieniami ziemi, które odzwierciedlały ruchy pochodzące z górnych kilku kilometrów skorupy Księżyca. Te trzęsienia to te, które najprawdopodobniej dadzą informacje na temat wewnętrznych procesów Księżyca.

Poprzednie badania zidentyfikowały 28 płytkich trzęsień ziemi w ciągu ośmiu lat obserwacji. Onodera znalazł 46 kolejnych, znacznie zwiększając łączną liczbę znanych płytkich trzęsień ziemi.

Stwierdził również, że te płytkie trzęsienia wydają się być bardziej powszechne na półkuli północnej, w pobliżu miejsca lądowania Apollo 15, niż w pobliżu bardziej na południe położonych miejsc lądowania Apollo 14 i 16. Dane grawitacyjne z sond NASA GRAIL, które uderzyły w powierzchnię Księżyca w 2012 roku, pokazały, że wokół miejsca lądowania Apollo 15 znajdują się wulkaniczne dajki (SN: 12/14/12). Płytkie trzęsienia ziemi mogą tworzyć się, gdy skorupa Księżyca kurczy się wokół tych gęstych inwazji, sugeruje Onodera.

Posiadanie lepszego wglądu w częstotliwość i siłę trzęsień księżycowych będzie istotne przy planowaniu wypraw z ludźmi na Księżyc i konstrukcji na nim. Dane sejsmiczne mogą pomóc zmierzyć głębokość gleby księżycowej, która może określić, ile materiału budowlanego będą mieli do dyspozycji astronauci. Pomiary mogą również określić, jak wiele wstrząsów muszą wytrzymać księżycowe siedliska i wskazać, gdzie mogą znajdować się najbezpieczniejsze miejsca lądowania.

Na szczęście, naukowcy zajmujący się Księżycem wkrótce powinni mieć znacznie więcej danych do pracy. NASA i partnerzy komercyjni planują wysłanie pary sejsmometrów na dalszą stronę Księżyca w 2025 roku. A chińska misja Chang'e 7 wyśle kolejny sejsmometr na południowy biegun Księżyca w 2026 roku.