SEIZMOLOGIJA
Ivan Kremer
Podrhtavanje Meseca
I „Apolo“ misije kao razlozi potresa
Seizmološka ispitivanja Meseca pokazuju da su lunarni potresi mogući uprkos činjenici da Mesec verovatno ne poseduje značajnu tektonsku aktivnost. Takođe, pokazalo se da je dosadašnja ograničena ljudska aktivnost na Mesecu, tokom „Apolo“ programa, prouzrokovala seizmološku aktivnost, veće dužine trajanja i jačeg intenziteta od očekivanog. Pitanje koje se postavlja, u kontekstu budućih planova za uspostavljanje trajnog ljudskog prisustva na Mesecu i eksploataciju lunarnih resursa, glasi: hoće li pri značajnijoj ljudskoj aktivnosti Mesec biti u stanju stalnog potresa? Hoće li bušenja pri rudarenju i gradnji naseobina biti izvor toliko jake seizmološke aktivnosti da bi ona predstavljala prepreku za ostvarenje pomenutih ciljeva?
Prvi seizmografski instrument postavljen na površinu Meseca, bio je deo „Apolo“ paketa za lunarne površinske eksperimete, u okviru „Apolo 12“ misije, novembra 1969. godine. U pitanju je bila stanica za daljinsko seizmografsko praćenje kakva bi, u to vreme, bila pogodna i za detekciju potresa na Zemlji. Osim što su, narednih godina, pomenutim instrumentom pasivno detektovani prirodni lunarni potresi, za vreme te misije, američki astronauti namerno su prouzrokovali potres u cilju testiranja rada instrumenta, kao i proučavanja seizmičkog ponašanja Meseca. Nakon uzletanja sa površine Meseca, u fazi za uspon (eng. Ascent Stage) i prelaska iz nje u komandni i servisni modul, koji ih je sačekao u lunarnoj orbiti, namerno su zabili fazu za uspon u lunarnu površinu, negde oko 65 km dalje od postavljene opreme. Na zaprepašćenje seizmologa, detektovani signali trajali su duže od sat vremena, a tokom čak pola sata detektovani su jaki signali. Tolika dužina trajanja podrhtavanja, na prvi pogled, u odnosu na poznato ponašanje Zemljinog tla, čini se izuzetno duga. Danas znamo da, u lunarnom kontekstu, ta dužina trajanja ima smisla, s obzirom na odsustvo ublažavajućih faktora, poput tečne vode prisutne u i na površini Zemlje, koji bi prigušili vibracije, što je tada predstavljalo neočekivano otkriće. Procenjeno je da tom prilikom nastali lunarni potres, po jačini, bio ekvivalentan detonaciji jedne tone TNT-a.
Kao što je poznato, zbog kvara opasnog po život astronauta, tokom naredne „Apolo 13“ misije, nije došlo do planiranog sletanja na Mesec. Astronauti „Apolo 13“ misije samo su kružili u orbiti oko Meseca, dok su inženjeri i naučnici na Zemlji smišljali način za njihov sigurni povratak. Međutim, što se ispitivanja lunarne seizmološke aktivnosti tiče, misija nije bila neuspešna. Naime, treća faza „Saturn 5“ rakete, koja je služila za lansiranje „Apolo 13“ letelice sa Zemlje, nakon odvajanja namerno je usmerena ka Mesecu. Po sudaru, s obzirom da je bila i veća i teža od prethodno sudarene faze za uspon, prouzrokovala je potres ekvivalentan detonaciji 11,5 tona TNT-a. I u ovom slučaju, signali detetkovani od strane seizmografske stanice na površini Meseca trajali su mnogo duže nego što je bilo očekivano, kao i mnogo duže nego što bi trajali na Zemlji. Komentari naučnika su uključivali zaključak da „Mesec vibrira poput zvona“. Ta dužina trajanja aktivnosti, odnosno provodljivost vibracija od strane Meseca potencijalno bi mogla predstavljati problem pri budućoj stalnoj ljudskoj aktivnosti.
|
Generisani potresi
„Apolo 14“ misija je donela dva nova seizmografska eksperimenta na lunarnu površinu. Prvi je uključivao uređaj istovetan onome koji je posada „Apola 12“ postavila, ali izbačen tek nakon uzletanja sa površine Meseca i kalibrisan udarom pri padu na površinu jer je tada objekat poznate mase i brzine udario na poznatoj lokaciji.
Tada je ponovljen i sudar sa trećom, potisnom fazom „Saturn 5“ rakete koja je lansirala „Apolo 14“ letelicu, a taj sudar detektovao je uređaj postavljen tokom „Apolo 12“ misije. Drugi seizmografski eksperiment tokom „Apolo 14“ misije, predstavljao je tzv. Aktivni seizmički eksperiment (eng. Active Seismic Experiment, ASE) koji je, kako naziv sugeriše, uključivao aktivno generisanje seizmičkih talasa posebno osmišljenim eksplozijama usmerenim direktno u mesečevo tlo i detekciju time nastalih seizmičkih talasa serijom uređaja postavljenih na različitim udaljenostima. Trebalo je da potresi budu generisani, između ostalog, i pucnjima iz minobacača različitih veličina, ali se tokom „Apolo 14“ misije od toga odustalo iz straha od potencijalne štete po druge važne eksperimente. Istovetan eksperiment ponovljen je tokom „Apolo 16“ misije, uključujući i ispaljivanje iz minobacača, doduše aktivacijom minobacača pomoću radio-signala, nakon što su astronauti napustili Mesec. Nešto slično rađeno je i tokom „Apolo 17“ misije koja je uključivala i geologa, samo kilometrima dalje od mesta sletanja. Ideja iza ovih eksperimenata bila je proučavanje načina prenošenja seizmičkih talasa kroz lunarni regolit, a samim tim i detaljnije proučavanje unutrašnje strukture Meseca.
Pasivna detekcija i analiza signala slabih i relativno retkih prirodnih lunarnih potresa, nakon postavke instrumenata za vreme „Apolo“ misija, sve do 1977. godine kada su daljinski ugašeni, bila je dovoljana da se dokaže da Mesec poseduje čvrsto metalno unutrašnje jezgro i tanko tečno spoljašnje jezgro. Međutim, detaljnije proučavanje unutrašnje strukture Meseca zahtevalo je opisano aktivno prouzrokovanje potresa. Zahvaljujući potresima prouzrokovanim eksplozijama tokom „Apolo“ 14, 16 i 17 misija, došlo se do više konkretnijih informacija, barem o strukturi mesta proučavanja. Primera radi, tokom misije „Apolo 17“ i najvećeg lunarnog seizmičkog eksperimenta, utvrđeno je da je na toj lokaciji debljina bazaltnog sloja čak 1,4 km.
Plimne sile i gravitacija Zemlje
Zanimljiv preokret predstavlja činjenica da su podaci, dobijeni pasivnim praćenjem prirodnih lunarnih potresa, sedamdesetih godina, naknadnom analizom 2011. godine otkrili više detalja i dali grubu predstavu strukture preseka Meseca. Procenjuje se da metalno unutrašnje jezgro ima poluprečnik oko 240 km, a da je tanko tečno spoljašnje jezgro debljine oko 90 km, odnosno ukupnog poluprečnika 330 km. Nakon toga, prema analizama podataka, dolazi plašt, čiji je prvi, mali deo do spoljnog jezgra, tzv. donji plašt, debljine otprilike 150 km, delimično otopljen. Nakon plašta, na vrhu imamo mesečevu koru.
Prirodni mesečevi potresi se mogu podeliti na duboke, koji se dešavaju na dubinama od oko 1000 km, duboko u plaštu, i plitke koji se dešavaju na dubini od oko 100 km. Tokom „Apolo“ misija detektovano je više stotina dubokih potresa i 28 plitkih. Smatra se da su duboki prouzrokovani plimnim silama, odnosno gravitacionim uticajem Zemlje, a da su plitki rezultat nekih drugih procesa, možda nekog oblika tektonskih procesa. Detektovani plitki lunarni potresi bili su jači od dubokih, mada se po zemaljskim standardima i jedni i drugi mogu opisati kao slabiji, do 3 stepena Rihterove skale.
Onda kada otpočne osvajanje Meseca...
Veoma je važno pomenuti postojanje termalnih lunarnih potresa koji su rezultat vibracija prouzrokovanih drastičnim razlikama u temperaturi površine tokom lunarnog dana i noći. Naravno, s obzirom da je površina Meseca skoro stalno bombardovana asteroidima raznih veličina - i ti udari prouzrokuju svoje potrese. Ti potresi se, ipak, u neku ruku, mogu podvesti i pod veštačke. Prvobitno je među seizmografskim podacima iz „Apolo“ misija bilo teško razlikovati prave prirodne potrese i one prouzrokovane spoljnim uticajima. Međutim, 2023. godine, ponovnom analizom podataka iz sedamdesetih, uz upotrebu veštačke inteligencije, naučnici sa Kalifornijskog tehnološkog instituta (Caltech-a) uspeli su da razlikuju vrste potresa. Osim toga, među podacima o detektovanim potresima, primećen je i jedan alarmantan primer: seizmograf koji se nalazio oko 100 m od lendera iz „Apolo 17“ misije, ostavljen na površini Meseca, detektovao je da je sam lender periodično prouzrokovao slabije potrese! Objašnjenje za ovaj neočekivani fenomen je termalno širenje i skupljanje lendera pri ekstremnim razlikama u temperaturi lunarnog dana i noći, koje onda proizvodi vibracije u tlu, koje se dalje prenose, dovoljno daleko i jako da ih seizmograf detektuje.
Ovo otkriće alarmantnim čine njegove implikacije. Može se pretpostaviti da bi svaki veći komad opreme i građevina na lunarnoj površini, ovim istim mehanizmom, mogao prouzrokovati slabe potrese? Ti potresi ne bi pojedinačno bili dovoljno jaki da prave štetu, ali mehanizam nastajanja i lakoća prenosa vibracija govori o tome koliko se Mesec seizmološki drugačije ponaša od onog na šta smo navikli. Na Zemlji, niti postoje toliko drastične temperaturne razlike da oprema vibrira, niti se neke vibracije opreme toliko lako i dugo mogu prenositi kroz tlo. Ako je jedno obično širenje i skupljanje metala prouzrokovalo potres dovoljno jak da bude detektovan, šta onda očekivati od bušenja, rudarenja, gradnje, pa čak i samog redovnog sletanja i uzletanja velikih svemirskih letelica? Puno površinske aktivnosti bi potencijalno rezultiralo nekim zbirnim efektom koji bi onda predstavljao smetnju, ili čak i opasnost. Sa sigurnošću će se znati tek kada otpočne osvajanje Meseca, kada će ljudi verovatno biti primorani da ovoj problematici posvete posebnu pažnju pri planiranju naseljavanja i eksploatacije resursa Meseca. Već se mora imati na umu da mnogi industrijski procesi moraju drugačije da funkcionišu pri slaboj lunarnoj gravitaciji, tako da ovo saznanje predstavlja dodatnu komplikaciju i izazov za ljudsku dosetljivost i adaptivnost pri osvajanju novih horizonata.
Ivan Kremer
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
