«Наш анализ дает первое свидетельство того, что эти разломы все еще активны и, вероятно, вызывают лунотрясения сегодня, поскольку Луна продолжает постепенно охлаждаться и сокращаться», – сказал Томас Уоттерс, старший научный сотрудник Центра земных и планетарных исследований Национальной авиакосмической службы Смитсоновского института. Музей в Вашингтоне. "Некоторые из этих землетрясений могут быть довольно сильными, порядка пяти по шкале Рихтера."
Эти уступы разломов напоминают небольшие скалы в форме ступенек, если смотреть с поверхности Луны, обычно в несколько десятков ярдов (метров) в высоту и простирающихся на несколько миль (несколько километров). Астронавтам Юджину Сернану и Харрисону Шмитту пришлось зигзагообразно провести свой луноход вверх и над обрывом уступа разлома Ли-Линкольн во время миссии Аполлон-17, которая приземлилась в долине Таурус-Литтроу в 1972 году.
Уоттерс – ведущий автор исследования, в котором анализировались данные четырех сейсмометров, установленных на Луне астронавтами Аполлона, с использованием алгоритма или математической программы, разработанной для точного определения местоположения землетрясений, обнаруженных разреженной сейсмической сетью. Алгоритм дал более точную оценку мест лунотрясений. Сейсмометры – это инструменты, которые измеряют сотрясения, вызванные землетрясениями, регистрируют время прибытия и силу различных волн землетрясений, чтобы получить оценку местоположения, называемую эпицентром.
Исследование было опубликовано 13 мая в журнале Nature Geoscience.
Астронавты разместили инструменты на поверхности Луны во время миссий Аполлон-11, 12, 14, 15 и 16. Сейсмометр Apollo 11 проработал всего три недели, но четыре оставшихся зарегистрировали 28 мелких лунотрясений – типа, который, как ожидается, будет вызван этими разломами – с 1969 по 1977 год.
Землетрясения варьировались от 2 до 5 баллов по шкале Рихтера.
Используя пересмотренные оценки местоположения по новому алгоритму, команда обнаружила, что восемь из 28 мелких землетрясений произошли в пределах 30 километров (18.6 миль) разломов, видимых на лунных изображениях. Это достаточно близко, чтобы предварительно отнести землетрясения к разломам, поскольку моделирование, проведенное командой, показывает, что это расстояние, на котором ожидается сильное сотрясение, учитывая размер этих уступов разломов. Кроме того, новый анализ показал, что шесть из восьми землетрясений произошли, когда Луна находилась в апогее или около него, самой удаленной от Земли точке на своей орбите.
Это то место, где дополнительное приливное напряжение от гравитации Земли вызывает пик в общем напряжении, делая более вероятными проскальзывания вдоль этих разломов.
«Мы думаем, что очень вероятно, что эти восемь землетрясений были вызваны сдвигом разломов из-за нарастания напряжения, когда лунная кора была сжата глобальным сжатием и приливными силами, что указывает на то, что сейсмометры Аполлона зафиксировали уменьшение Луны, а Луна все еще тектонически активна», – сказал он. сказал Уоттерс. Исследователи провели 10 000 симуляций, чтобы вычислить вероятность совпадения, вызывающего такое количество землетрясений вблизи разломов во время наибольшего напряжения.
Они обнаружили, что это менее 4 процентов. Кроме того, хотя другие события, такие как удары метеороидов, могут вызывать землетрясения, они производят сейсмическую сигнатуру, отличную от землетрясений, вызванных событиями разлома.
Другое свидетельство активности этих разломов – подробные изображения Луны, полученные с космического корабля НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). Камера Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) сфотографировала более 3500 обрывов разломов. На некоторых из этих изображений показаны оползни или валуны на дне относительно ярких пятен на склонах уступов или близлежащей местности.
Выветривание из-за солнечной и космической радиации постепенно затемняет материал на лунной поверхности, поэтому более яркие области указывают на области, которые только что открылись для космоса, как и ожидалось, если недавнее лунное землетрясение привело к сползанию материала со скалы. Примеры свежих валунных полей находятся на склонах уступа разлома в кластере Вителло, а примеры возможных ярких особенностей связаны с разломами, которые возникают около кратеров Gemma Frisius C и Mouchez L. На других изображениях разломов LROC показаны следы от обвалов валунов, чего можно было бы ожидать, если бы разлом соскользнул и в результате землетрясения валуны катились по склону утеса. Эти следы являются свидетельством недавнего землетрясения, потому что они должны быть относительно быстро стерты в геологических временных масштабах из-за постоянного дождя от ударов микрометеороидов на Луне.
Следы валунов возле разломов в бассейне Шредингера были приписаны недавним обвалам валунов, вызванным сейсмическими сотрясениями.
Кроме того, один из пересмотренных эпицентров лунотрясений находится всего в 13 километрах (8 милях) от уступа Ли-Линкольн, пройденного астронавтами Аполлона-17. Также космонавты обследовали валуны и следы валунов на склоне Северного массива возле места посадки.
Крупный оползень на Южном массиве, покрывший южную часть уступа Ли-Линкольна, является еще одним свидетельством возможных лунотрясений, вызванных сдвигами разломов.
«Действительно замечательно видеть, как данные, полученные почти 50 лет назад, и данные миссии LRO были объединены для углубления нашего понимания Луны, одновременно предлагая, куда должны идти будущие миссии, направленные на изучение внутренних процессов Луны», – сказал ученый проекта LRO Джон Келлер. Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
Поскольку LRO фотографирует лунную поверхность с 2009 года, команда хотела бы сравнить снимки конкретных областей разломов в разное время, чтобы увидеть, есть ли какие-либо свидетельства недавней активности лунотрясений. Кроме того, «Создание новой сети сейсмометров на поверхности Луны должно быть приоритетом для исследования Луны человеком, как для того, чтобы узнать больше о недрах Луны, так и для определения степени опасности лунных землетрясений», – сказала соавтор Рене Вебер. , планетарный сейсмолог из Центра космических полетов им. Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама.
Луна – не единственный мир в нашей солнечной системе, который с возрастом сокращается. Меркурий имеет огромные разломы тяги – примерно до 600 миль (1000 километров) в длину и более мили (3 километров) в высоту, которые значительно больше по сравнению с его размером, чем на Луне, что указывает на то, что он сжался намного больше, чем Луна. Поскольку скалистые миры расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении, большие разломы Меркурия показывают, что он, вероятно, был достаточно горячим, чтобы полностью расплавиться после его образования.
Ученые, пытающиеся восстановить происхождение Луны, задаются вопросом, случилось ли то же самое с Луной, или же она была лишь частично расплавленной, возможно, с океаном магмы над более медленно нагревающейся глубиной. Относительно небольшой размер уступов разломов Луны соответствует более тонкому сжатию, ожидаемому от сценария частичного расплавления.
НАСА отправит первую женщину и следующего мужчину на Луну к 2024 году. Эти американские астронавты возьмут систему посадки человека с Врат на лунной орбите и приземлятся на Южном полюсе Луны. К 2028 году агентство создаст устойчивые миссии, затем мы возьмем то, что узнаем на Луне, и отправимся на Марс.
Это исследование финансировалось проектом НАСА LRO при дополнительной поддержке Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады. LRO управляется НАСА Годдардом из Управления научных миссий в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне.
LROC находится под управлением Университета штата Аризона в Темпе.