Легко посмотреть на Луну и сделать вывод, что это безжизненная, неизменная сфера. На самом деле постоянный спутник Земли на небе весьма динамичен. Со времени миссии «Аполлон» более 50 лет назад ученые знали, что Луна сейсмически активна. Хотя на Луне нет тектонических плит, кора Луны находится под постоянным давлением из-за охлаждения недр и гравитационного воздействия Земли, образуя разломы. Эти силы также объясняют, почему Луна постоянно уменьшается в размерах, потеряв около 50 метров в окружности за последние несколько сотен миллионов лет.

Новое исследование углубилось в это явление и обнаружило, что лунные толчки, известные как «лунотрясения», более значительны, чем считалось ранее. Особое беспокойство вызывают землетрясения возле южного полюса Луны, главной цели миссии НАСА «Артемида III», запланированной на 2027 год. Считается, что этот регион богат водяным льдом, заключенным внутри древних кратеров. Однако эти результаты также позволяют предположить, что этот же регион представляет сейсмическую опасность для колонистов.

Почему лунные землетрясения приносят людям неприятности

Причину этих землетрясений можно объяснить постепенным уменьшением размера Луны, явлением, похожим на сморщивание виноградины до изюминки. Поскольку ядро ​​Луны намного меньше земного, оно остывает быстрее в геологическом масштабе. Когда богатое железом ядро ​​теряет тепло, оно начинает сжиматься. Поскольку кора Луны представляет собой твердую внешнюю оболочку вокруг сжимающегося ядра, она естественным образом начинает трескаться. Именно тогда происходят лунные землетрясения — и они могут быть довольно сильными.

Например, новое исследование показало, что крупный надвиг вблизи Южного полюса Луны мог быть ответственным за лунное землетрясение магнитудой 5 за последние несколько миллионов лет.

На Земле землетрясение магнитудой 5 может разбить посуду, разбить окна и раскачать машины. На Луне эффект был бы гораздо более серьезным. Гравитация Луны намного ниже, чем на Земле, поэтому астронавты будут испытывать очень сильные вибрации. Кроме того, лунные землетрясения могут длиться экспоненциально дольше, чем землетрясения.

Например, в 1970-х годах недолговечная пассивная сейсмическая сеть Аполлона зафиксировала неглубокое лунное землетрясение магнитудой 5, которое длилось целый день. На Земле такая сейсмическая активность длится всего несколько секунд или максимум минут.

«Наше моделирование предполагает, что мелкие лунные землетрясения, способные вызвать сильные сотрясения грунта в южном полярном регионе, возможны в результате сдвигов по существующим разломам или образования новых надвигов», — сказал ведущий автор исследования Томас Р. Уоттерс, старший научный сотрудник Центр исследований Земли и планет Национального музея авиации и космонавтики.

«При планировании местоположения и стабильности постоянных аванпостов на Луне следует учитывать глобальное распределение молодых надвиговых разломов, их потенциальную активность и возможность образования новых надвиговых разломов в результате продолжающегося глобального сжатия».

Лунные базы должны быть спроектированы так, чтобы выдержать мощное лунное землетрясение.

Используя данные лунного разведывательного орбитального аппарата НАСА, исследователи нанесли на карту тысячи разломов тяги на поверхности Луны. Поскольку они все еще здесь и еще не разрушились, они должны быть относительно молодыми и, скорее всего, активными, сообщили исследователи в своем новом исследовании.

В случае мощного лунотрясения близлежащее лунное поселение может быть разрушено. Помимо рисков для структуры лунной базы, могут также произойти мощные оползни.

«Вы можете думать о поверхности Луны как о сухом, приземленном гравии и пыли. На протяжении миллиардов лет на поверхность сталкивались астероиды и кометы, при этом образовавшиеся угловатые фрагменты постоянно выбрасывались в результате ударов», — объяснил Николас Шмерр, соавтор статьи и доцент кафедры геологии Университета Мэриленда. .

«В результате переработанный поверхностный материал может иметь размеры от микрона до валуна, но все они очень рыхло консолидированы. Рыхлые отложения делают возможным возникновение сотрясений и оползней».

Результаты показывают, что будущие лунные базы должны быть стратегически расположены, чтобы минимизировать риск сейсмического ущерба, или быть спроектированы так, чтобы противостоять таким событиям. Точно так же, как на Земле существуют специальные строительные нормы и правила в сейсмоопасных районах, инженерам, вероятно, придется проектировать лунные базы с учетом лунотрясений, учитываемых в уравнении.

Однако не все ученые согласны с серьезностью угрозы, которую представляют лунные землетрясения. Еще остается много неизвестного, поскольку на Луне еще нет разветвленной сети сейсмометров, которые бы информировали ученых о том, насколько частыми и мощными могут быть лунные землетрясения.

Однако астронавты Артемиды вряд ли будут подвергаться риску во время своего короткого пребывания на Луне. Как и на Земле, лунные землетрясения не являются повседневным явлением. Им, должно быть, крайне не повезло, если они столкнулись с этим как раз тогда, когда приземлились на Луну. Но чем дольше они остаются там, тем больше становится риск.

«Поскольку мы приближаемся к дате запуска миссии «Артемида» с экипажем, важно обеспечить максимальную безопасность наших астронавтов, нашего оборудования и инфраструктуры», — сказал Шмерр. «Эта работа помогает нам подготовиться к тому, что нас ждет на Луне — будь то инженерные сооружения, способные лучше противостоять лунной сейсмической активности, или защита людей от действительно опасных зон».

Выводы появились в Планетарный научный журнал .