Sve veći broj seizmologa koristi optičke kablove za otkrivanje seizmičkih talasa na Zemlji – ali kako bi ova tehnologija bila na Mesecu i šta bi nam rekla o dubokim slojevima našeg najbližeg suseda u svemiru?
U pismima o seizmološkim istraživanjima, Venbo Vu iz Okeanografskog instituta Voods Hole i kolege istražuju ideju postavljanja mreže seizmičkih vlakana na Mjesecu, raspravljajući o nekim od izazova koje treba prevazići.
Oni takođe testiraju ovu hipotetičku mrežu koristeći veštačke seizmograme napravljene od podataka prikupljenih seizmometrima postavljenim na površini Meseca od strane Apolo misija. Na osnovu svojih rezultata, Vu i njegove kolege kažu da bi seizmička mreža sa vlaknima mogla da identifikuje vrstu seizmičkih talasa koji bi pružili više informacija o strukturi dubokog jezgra Meseca.
Četiri seizmometra postavljena na Mesec između 1969. i 1976. od strane misije Apolo otkrila su hiljade seizmičkih događaja tokom sedam godina na najbližoj strani Meseca. Ovi događaji su uključivali plitke i duboke potrese meseca, kao i udare meteorita.
Međutim, seizmički podaci Apolla došli su sa nekim neodgovorenim pitanjima: Šta objašnjava misteriozni nedostatak mesečevih potresa otkrivenih na suprotnoj strani Meseca? I zašto su Apollo seizmometri otkrili mesečeve potrese koji su se dešavali 700 do 1.100 kilometara ispod površine, na dubini na Zemlji gde bi toplota i pritisak doveli do plastične deformacije umesto krhkog loma zemljotresa?
Da bi se odgovorilo na ova pitanja, biće potrebno mnogo više seizmometara raspoređenih u teškom okruženju za prikupljanje dodatnih seizmičkih događaja, zadatak za koji su seizmičke mreže sa vlaknima dobro prilagođene, sugerišu istraživači.
Vu i njegove kolege predlažu korišćenje Distributed Acoustic Sensing, ili DAS, za mrežu mladog meseca. DAS koristi male unutrašnje nedostatke u dugačkom optičkom vlaknu kao seizmičke senzore. Instrument koji se zove ispitivač na jednom kraju vlakna šalje laserske impulse niz kabl koji se odbijaju od nedostataka vlakana i odbijaju nazad do instrumenta. Kada je vlakno poremećeno seizmičkom aktivnošću, istraživači mogu da ispitaju promene u reflektovanim impulsima kako bi saznali više o nastalim seizmičkim talasima.
„To je veoma gust seizmički niz“, rekao je Vu. „Jedan kabl vam može nabaviti hiljade pojedinačnih senzora.
Jedan od najvećih izazova za lunarnu seizmologiju je porozni i polomljeni sloj ruševina zvan regolit koji pokriva površinu Meseca. Neki od prvih seizmičkih talasa otkrivenih nakon potresa Meseca raspršuju se ovim slojem, a rasipanje prikriva talase koji kasnije stižu i koji bi mogli pružiti više informacija o dubinama Meseca.
Podaci prikupljeni od strane hiljada senzora u DAS nizu mogu se uporediti u tehnici obrade signala koja se zove slaganje niza, pokazuju Vu i kolege. Ova tehnika pomaže da se odvoje „duboki signali skriveni u rasutim talasima“ i drugi izvori stranog seizmičkog šuma, objasnio je Vu.
Kada je tim koristio tehniku na veštačkim seizmogramima, uspeli su da pronađu fazu seizmičkog talasa nazvanu ScS, što je smicanje ili S-talas koji putuje od početka zemljotresa ka jezgru Meseca pre nego što se reflektuje na površinu.
Vu je rekao da je važno izvesti ove vrste eksperimenata pre postavljanja stvarnog niza vlakana na mesec. „Pre lansiranja moraju postojati robusne numeričke simulacije širenja talasa“, rekao je on. „Radimo domaći zadatak da saznamo da li možemo da dobijemo podatke i kakve stvari možemo da uradimo sa podacima.
Ako istraživači mogu da pronađu načine da obezbede struju i popravke seizmičke mreže sa lunarnim vlaknima, niz bi mogao da radi godinama, primetio je Vu. „Na Zemlji, ako je struja u redu, možemo je održavati decenijama.
U radu istraživači sugerišu da bi bilo moguće kombinovati DAS sa drugim predloženim lunarnim programima, kao što je postavljanje radio-teleskopa, kome bi već bili potrebni optički kablovi za povezivanje sa antenom, na suprotnoj strani Meseca.
„Ako možemo da kombinujemo ove projekte zajedno da uštedimo troškove, to bi zaista povećalo šansu da se to ostvari i ima maksimalni naučni uticaj“, rekao je Vu.
