Оставленная на поверхности Луны посадочная ступень космического модуля миссии «Аполлон-17» вызывает лунотрясения, говорится в новом научном исследовании, опубликованном 5 сентября в журнале Journal of Geophysical Research: Planets. Исследователи впервые выявили ранее неизвестную форму сейсмической активности на Луне посредством анализа данных эпохи «Аполлонов» с использованием современных компьютерных алгоритмов.

Источник изображений: NASA

Значительные температурные сдвиги на поверхности Луны, когда в её затенённых областях температура опускается до -133 градусов Цельсия, а в находящихся под воздействием прямых солнечных лучей повышается до +121 градуса Цельсия, вызывают расширение и сжатие структуры посадочной ступени космического аппарата. Это приводит к определённым воздействиям его частей на поверхность естественного спутника, что и вызывает наблюдаемые вибрации, отмечается в исследовании.

На самом деле, под воздействием изменяющейся температуры и, как следствие, расширения и сжатия поверхности, время от времени трясёт всю Луну, говорят исследователи. Однако использование современных ИИ-алгоритмов позволило более детально проанализировать данные, полученные с помощью оборудования для исследования сейсмоактивности на спутнике Земли, установленного в нескольких сотнях метров от посадочного модуля «Аполлон-17».

Работа под руководством Франческо Цивилини (Francesco Civilini), бывшего научного сотрудника Калифорнийского технологического института, а ныне научного сотрудника Центра космических полетов имени Годдарда NASA, предлагает новое понимание того, как Луна реагирует на своё окружение и что может влиять на её сейсмическую активность. Вызываемые посадочным модулем «Аполлон-17» лунотрясения неопасны и, вероятно, даже не были бы замечены человеком на поверхности спутника.

Понимание природы лунотрясений важно для будущих исследований Луны и запланированного строительства там базы для постоянного пребывания людей — ключевой цели американской лунной исследовательской программы Artemis. Например, знания о лунотрясениях помогут понять, насколько крепкими необходимо возводить постоянные конструкции на поверхности спутника и какие сложности могут с этим возникнуть.

Каждый посадочный лунный модуль программы «Аполлон» оснащался инструментом для обнаружения лунотрясений. Миссия «Аполлон-17» выделялась тем, что модуль, запущенный в 1972 году и впоследствии оставленный на поверхности спутника, был оснащён сейсмометрами, способными определять термальные лунотрясения или тремор (дрожание), вызываемые циклами лунного дня и ночи, когда температура на поверхности спутника то значительно повышается, то значительно опускается ниже нуля.

«Тысячи этих сигналов с помощью четырёх сейсмометров “Аполлона-17” были записаны в восьмимесячный период с 1976 по 1977 годы, однако низкое качество этих данных делало их анализ очень сложным. Мы разработали алгоритмы, которые точно определяют время этих [сейсмических] волн, измеряют силу сейсмических сигналов и определяют направление источника лунотрясений», — сообщают исследователи в своей работе.

Посадочный модуль «Челленджер» и посадочная ступень миссии «Аполлон-17». Источник изображения: Wikipedia

Учёные впервые за десятилетия заново изучили эти данные. Свежий анализ выявил определённый тип лунотрясений, получивших название импульсивных термальных лунотрясений, которые происходят не от естественных источников, а из-за нагрева и охлаждения брошенного посадочного модуля.

«Каждое лунное утро, когда активность Солнца наиболее интенсивна, модуль начинает создавать вибрации. Через каждые пять или шесть минут происходят новые толчки. Это продолжается в течение пяти–семи земных часов. Наблюдаемая активность оказалась невероятно регулярной и повторяющейся», — пишут учёные.

Эта лунная дрожь отличается от других типов лунотрясений, называемых возникающими термальными лунотрясениями, которые, вероятнее всего, вызываются естественными реакциями поверхности спутника под воздействием солнечной активности, говорится в исследовании. Учёные надеются, что будущие лунные миссии позволят определить более подробную картину указанного феномена.

Помимо термальных лунотрясений на спутнике время от времени также наблюдаются более глубокие и в то же время менее продолжительные толчки, вероятно, вызванные падениями метеоритов. Важно отметить, что в отличие от Земли, где землетрясения могут вызываться движением тектонических плит, такой активности на Луне не наблюдается. Однако вопреки устоявшемуся мнению «внутренняя жизнь» спутника нашей планеты на самом деле весьма активна, считают учёные. В недрах Луны в любой момент времени и в любом регионе могут происходить определённые сейсмические события.

Учёные по всему миру в настоящий момент пристально наблюдают за индийской космической миссией «Чандраян-3» (Chandrayaan-3), посадочный модуль которой тоже оснащён сейсмометром. Индийская организация космических исследований (ISRO) уже подтвердила, что инструмент засёк лунотрясение. Однако подробная информация об этом событии пока не публиковалась индийскими специалистами. До 22 сентября индийский аппарат находится в спячке. Его планируется разбудить, как только солнечный свет снова достигнет его места посадки на южном полюсе спутника.

Учёные Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США взялись за исследование образцов лунного грунта 50-летней давности. Их доставили на Землю в рамках миссии «Аполлон-17», в ходе которой в 1972 году была осуществлена последняя на сегодняшний день высадка людей на поверхность Луны.

Источник изображения: Robert Markowitz / NASA

В марте этого года учёные вскрыли морозильную камеру в Космическом центре им. Джонсона в Хьюстоне, десятки лет служившую местом хранения образцов лунного грунта. После этого их транспортировали в Центр космических полётов Годдарда в Мэриленде, где и пройдут исследования, выполняемые в рамках новой лунной программы NASA Artemis.

«Выполняя эту работу, мы не только способствуем реализации программы Artemis, но также облегчим будущую доставку образцов и поспособствуем изучению человеком остальной части Солнечной системы. Для меня большая честь внести свой вклад, развивая наши возможности по сбору и безопасной доставке этих материалов домой, а также их хранению в течение длительного времени», — считает Джули Митчелл (Julie Mitchell), палеонтолог и инженер NASA, принимающая участие в исследовании.

Отмечается, что доставка образцов грунта из Хьюстона в Мэриленд заняла несколько лет, поскольку была осложнена рядом проблем технического характера. Ценные и хрупкие материалы необходимо было поддерживать в замороженном состоянии. Учёным требовалось осуществить специальную обработку образцов, поддерживая температуру в –20 °C. Кроме того, транспортировка замороженных образцов стала своеобразной репетиций для проведения подобных перемещений в будущем. Это важно, поскольку астронавты могут попытаться доставить на Землю образцы льда с южного полюса Луны.