Ученые заинтересовались необычной сейсмической активностью Луны

Первый сейсмограф на Луне установил Базз Олдрин в ходе миссии «Аполлон-11» / © NASA

Астронавты, прибывшие на Луну в рамках программы «Аполлон», установили на ее поверхности первые внеземные сейсмографы и оценили частоту и силу лунотрясений. Теперь, спустя полвека после сбора данных о сейсмической активности Луны, ученые вновь подвергли их анализу, смогли удалить из них помехи и резко изменили оценки сейсмической активности на Луне. Оказалось, что приборы тогда зафиксировали не 13 тысяч лунотрясений, как считали ранее, а почти в три раза больше. Среди них неожиданно много слабых толчков, которые сосредоточены в северном полушарии Луны.

Среди всех космических тел ближе всего к Земле располагается Луна — единственный естественный и сравнительно крупный спутник нашей планеты. Луна занимает заметное место на небосклоне, влияет на жизнь на Земле, вызывая приливы в океанах, и доступнее всего для прямого изучения. А в будущем, возможно, также освоения и использования человеком.

Это также единственный мир за пределами нашего, где ступала нога человека. Пилотируемые миссии к Марсу, другому более-менее реалистичному кандидату, пока остаются лишь смелыми планами. Сейчас изучение Луны с помощью спускаемых аппаратов испытывает ренессанс, однако ученые разных стран очень пристально исследовали ее и полвека назад — во времена «космической гонки».

В 1961—1972 годах в рамках программы «Аполлон» NASA были созданы и запущены к Луне шесть пилотируемых космических кораблей. Это позволило узнать много нового о геологии спутника, его прошлом и настоящем. Среди прочих приборов астронавты разместили на поверхности Луны сейсмографы двух типов: фиксирующие трехмерное распространение сейсмических волн с длинным периодом и более быстрые толчки.

До сих пор все наши знания о лунотрясениях строились исключительно на данных первых приборов, поскольку «короткопериодические» сейсмографы записали главным образом шум. Помехи были связаны с огромными температурными перепадами, которые характерны для лунных суток, и несовершенством радиопередачи в то время. Расшифровать их с помощью технологий недавнего прошлого было невозможно — до сих пор никто и не пытался.

Задачей занялся японско-французский сейсмолог Кэйсукэ Онодэра (Keisuke Onodera), который только что доложил о своих результатах на Конференции по наукам о Луне и планетах в США (Lunar and Planetary Science Conference) и подготовил по ним статью для журнала Journal of Geophysical Research. Ученый проанализировал оцифрованные архивные данные «Аполлона» — исходно они хранились в виде 12 тысяч катушек магнитной ленты. Для этого даже не потребовались сложные алгоритмы на основе искусственного интеллекта: японец использовал стандартные методы удаления шума вроде тех, что работают в наушниках. Они вычитают скользящее среднее значение и таким образом извлекают из шума исходный сигнал.

Исходные (а) и «очищенные» от шума (b) данные сейсмографа программы «Аполлон» / © K. Onodera, 2024

Кропотливая трехмесячная работа позволила Онодэре выделить 30 тысяч кандидатов — фрагментов записей, которые он счел похожими на лунотрясения. В итоге японец описал 22 тысячи новых толчков, которые добавились к 13 тысячам известным ранее благодаря «долгопериодическим» сейсмографам. Таким образом, сейсмоактивность Луны оказалась втрое выше, чем считали ранее.

По-видимому, среди описанных лунотрясений большинство — это небольшие толчки, связанные с падением метеоритов или мелких астероидов, а также лунотрясения с глубокими очагами, которые регулярно возникают из-за приливных сил и близости Земли. В то же время объяснить 46 эпизодов сейсмоактивности на небольшой глубине (около 10 километров) оказалось труднее. Среди описанных 74 лунотрясения, по мнению автора исследования, ставят под вопрос современные представления о внутреннем строении Луны.

Другое удивительный факт — неожиданное («неземное», нехарактерное на Земле) преобладание слабых лунотрясений над сильными по количеству. Пропорция говорит о том, что причиной таких толчков могут быть процессы внутри тектонических плит Луны. При этом большинство поверхностных лунотрясений были зафиксированы сейсмостанцией «Аполлона-15», который прилунился ближе других к северному полюсу спутника Земли. Вероятно, именно там сейсмическая активность выше — это согласуется с тем, что известно о близких к поверхности магматических массах в северном полушарии Луны. Еще предстоит выяснить, как именно давно застывшая магма может до сих пор вызывать лунотрясения.