Nieregularne wstrząsy na Księżycu. Naukowcy wreszcie poznali ich przyczynę

Misja Apollo 17 była jak do tej pory ostatnią misją załogową na powierzchnię Księżyca. W 1972 roku biorący w niej udział astronauci umieścili tam zestaw trzech sejsmometrów. Instrumenty zbierały dane o aktywności sejsmicznej naszego satelity od października 1976 do maja 1977 roku.

Przez długi czas dane te nie doczekały się dogłębnej analizy. Dopiero niedawno naukowcy z NASA i Kalifornijskiego Instytutu Technologii wrócili do nich, wykorzystując nowoczesne techniki analityczne, w tym uczenie maszynowe. Ich wyniki zostały opisane w czasopiśmie "Journal of Geophysical Research - Planets".

Każdego ranka i popołudnia powierzchnia Księżyca drży od drobnych trzęsień. Ich główną przyczyną są zmiany temperatury, jakich doświadcza pozbawiona ochronnej atmosfery powierzchnia satelity. W szczycie dnia sięga ona 120 stopni Celsjusza, by w najchłodniejszym momencie doby spaść do -133 st. C. Te ekstremalne wahania powodują, że powierzchnia Księżyca rozszerza się, gdy jest gorąco i kurczy się, gdy jest zimno. Ruch ten prowadzi do powstawania niewielkich wstrząsów powierzchniowych.

Analiza danych z sejsmometrów Apollo 17 wykazała, że termiczne trzęsienia Księżyca występują regularnie każdego popołudnia, gdy powierzchnia Księżyca zaczyna się ochładzać. Model uczenia maszynowego wykrył jednak pewną anomalię - rano w danych pojawiały się nieregularne wstrząsy, zupełnie inne niż wieczorne. Naukowcom udało się określić miejsce, z którego pochodzą, i rozwiązać zagadkę.

Jak się okazało, poranne wstrząsy pochodziły z opuszczonej bazy lądownika księżycowego Apollo 17, oddalonej o kilkaset metrów od miejsca pomiaru. Każdego ranka struktura nagrzewała się i rozszerzała, przez co również emitowała wibracje.

- Każdego księżycowego poranka, gdy słońce oświetlało lądownik, zaczynał on szaleć - powiedział Allen Husker z Kalifornijskiego Instytutu Technologii, współautor badania. - Emitował dźwięki co pięć-sześć minut przez okres od pięciu do siedmiu ziemskich godzin. Były one niezwykle regularne i powtarzalne - dodał.

Zrozumienie aktywności księżycowej jest niezwykle ważne, ponieważ ludzie mają w najbliższej przyszłości wrócić na Księżyc w ramach misji Artemis i ostatecznie założyć bazę księżycową. Chociaż termiczne trzęsienia są zbyt małe, by odczuły je osoby stojące na powierzchni, odkrycia te mogą pomóc w projektowaniu sprzętu odpornego na termiczne kurczenie się i rozszerzanie.

Dodatkowo trzęsienia zarówno na Ziemi, jak i na Księżycu są użytecznym sposobem badania tego, co dzieje się pod powierzchnią. Wstrząsy z różną prędkością przemieszczają się przez różne materiały, więc mierząc aktywność sejsmiczną, naukowcy mogą badać skład warstw skalnych.

- Mamy nadzieję, że będziemy w stanie zmapować podpowierzchniowe kratery i szukać złóż - wyjaśnił Husker. - Na dodatek pewne regiony na biegunie południowym Księżyca są stale zacienione. Gdybyśmy mogli umieścić tam kilka sejsmometrów, moglibyśmy szukać uwięzionego pod powierzchnią lodu wodnego.