Число таинственных лунотрясений с открытием в архиве Apollo оказалось втрое больше, чем считалось раньше, пишет Science. Открылось около 22 тысяч новых ударов — десятки таинственных землетрясений сосредоточены на севере Луны. Статья об этом была опубликована в журнале Journal of Science.
Луна внезапно оказалась более «живой», чем считалось ещё недавно. С 1969 по 1977 год сейсмометры, оставленные на лунной поверхности астронавтами «Аполлона», зафиксировали тысячи характерных «лунотрясений». Теперь, полвека спустя, новый анализ устранил шум в старых данных и в результате почти утроил количество лунотрясений, добавив более 22 000 новых землетрясений к 13 000 ранее выявленных.
Открытие, представленное в марте 2024 года на конференции по лунным и планетарным наукам, показывает, «что Луна сегодня может быть более сейсмически и тектонически активной, чем мы думали», — говорит Джеффри Эндрюс-Ханна, геофизик из Университета Аризоны. — «Невероятно, что спустя 50 лет мы все еще находим новые сюрпризы в данных».
Миссии «Аполлон» разместили на поверхности два вида сейсмометров: те, которые способны фиксировать трехмерное движение долгопериодических сейсмических волн, и другие, которые регистрировали более быстрое сотрясение. Все ранее известные лунотрясения были получены с помощью долгопериодического прибора; наборы данных за короткий период содержали так много шума, создаваемого перепадами температуры между лунными днями и ночами, и ошибок при радиопередаче данных, что они были неразборчивы для технологий 1980-х годов. Десятилетиями они оставались практически нетронутыми. «Буквально никто раньше не проверял все данные за короткий период», — говорит Кейсуке Онодера, сейсмолог из Токийского университета, который проводил новый архивный анализ.
Йосио Накамура, геофизик, ныне вышедший на пенсию из Техасского университета (UT) в Остине, который работал над программой Apollo, давно подозревал, что в данных скрыто больше землетрясений. «Мы думали, что их должно быть много, гораздо больше», — говорит он. — «Но мы не смогли их найти».
Тот факт, что данные все еще были доступны для анализа, является достижением Накамуры. После того, как НАСА отключило работающие сейсмометры, агентство потеряло интерес к записям — и в конечном итоге даже потеряло некоторые из них. Но UT вела свой собственный архив на 12 000 катушечных лентах. Накамура намеревался перенести данные на кассеты в 1990-х годах, но после того, как рецензент заявил, что агентство уже «все знало» об этих данных, НАСА отказалось финансировать усилия. В конечном итоге Японское агентство аэрокосмических исследований поддержало работу. Совсем недавно Накамура помог ученым НАСА переформатировать записи и сделать их доступными онлайн в стандартном сейсмическом формате.
Чтобы извлечь лунные толчки из данных за короткий период, Онодере не нужно было применять какие-либо сложные алгоритмы искусственного интеллекта. Вместо этого он использовал хорошо зарекомендовавшие себя методы «шумоподавления», которые, подобно наушникам с шумоподавлением, вычитают скользящее среднее из записи, чтобы уловить оставшийся сигнал. Потребовалось 3 месяца, чтобы отследить около 30 000 кандидатов. Онодэра осмотрел каждый из них, чтобы подтвердить, что они имели ожидаемую сейсмическую форму лунного землетрясения. «Это была самая сложная часть», — говорит он.
Считается, что большинство лунных землетрясений — это небольшие толчки от метеоритов или небольших астероидов, бомбардирующих поверхность, или очень глубокие сотрясения, регулярно вызываемые приливным притяжением Земли. Но среди 22 000 новых землетрясений было 46 загадочных, которые были относительно неглубокими и, казалось, происходили на глубине 10 или более километров под поверхностью. 28 подобных лунотрясений такого рода, ранее выявленных долгопериодическими сейсмометрами, казались исключительно сильными, магнитудой до 5,5 — этого было достаточно, чтобы представлять опасность для астронавтов. Новые землетрясения меньше по магнитуде, но Элис Тернер, сейсмолог из Калифорнийского университета, уверена, что они принадлежат к одному классу. Она разработала свой собственный алгоритм для выделения мелких землетрясений из данных Онодеры и обнаружила те же самые. «Теперь у нас есть два независимых способа определить, что эти сигналы являются неглубокими лунотрясениями», — говорит она.
По словам Онодеры, совокупные 74 подземных толчка потенциально могут привести к пересмотру существующих представлений о недрах Луны. Большинство новых неглубоких землетрясений были зафиксированы сейсмометром Apollo 15, самой дальней к северу из станций Apollo. Это говорит о том, что землетрясения могли быть регионально сосредоточены на севере, чего раньше не наблюдалось. Это интересное наблюдение, говорит Тернер, хотя необходимо проделать дополнительную работу, чтобы убедиться, что место проведения «Аполлона-15» не искажает результаты. «Но Луна странная», — говорит она. — «Я не вижу никаких проблем в том, что она настоящая».
Количество небольших неглубоких лунотрясений также изменяет «значение b» Луны — соотношение малых и крупных землетрясений в экспоненциальном масштабе. На Земле это соотношение варьируется в зависимости от региона: в трещиноватых ландшафтах вблизи границ тектонических плит количество мелких землетрясений велико по сравнению с крупными, тогда как в середине плит землетрясений меньше, но больше крупных. Если эти неглубокие лунотрясения происходят вдоль приповерхностных разломов, возникающих по мере остывания и сжатия Луны, как предполагают некоторые исследователи, данные Онодеры должны показывать гораздо больше мелких землетрясений, чем крупных. Вместо этого, значение b лунных землетрясений, по-видимому, напоминает значение внутриплитных землетрясений, что предполагает более глубокое происхождение, говорит Тернер. Онодера подозревает, что землетрясения могли иметь какое—то отношение к древним магматическим вторжениям в лунную кору в северном полушарии, обнаруженным десять лет назад миссией НАСА «ГРААЛЬ», хотя что могло вызвать землетрясения сейчас, спустя долгое время после остывания магмы, остается загадкой.
Подтверждение работы Онодеры может прийти, когда НАСА установит сейсмометр на обратной стороне Луны в следующем году в рамках своей коммерческой программы доставки на Луну. Но до тех пор Накамура рад видеть всплеск интереса к данным «Аполлона». «Кто знает?» он говорит. «Там все еще может быть скрыто большое количество данных».