_ Poate fibră optică ajută oamenii de știință să cerceteze straturile adânci ale Lunii?

Un număr tot mai mare de seismologi folosesc cabluri de fibră optică pentru a detecta undele seismice pe Pământ — dar cum s-ar descurca această tehnologie pe Lună și ce ne-ar spune ea despre straturile adânci ale celui mai apropiat vecin din spațiu?

În Seismological Research Letters, Wenbo Wu de la Woods Hole Oceanographic Institute și colegii lor explorează ideea instalării unei rețele seismice de fibre pe Lună, discutând unele dintre provocări. pentru a depăși.

De asemenea, ei testează această rețea ipotetică folosind seismograme artificiale create din datele culese de seismometrele plasate pe suprafața Lunii de misiunile Apollo. Pe baza rezultatelor lor, Wu și colegii lor spun că o rețea seismică de fibră ar putea identifica tipul de unde seismice care ar oferi mai multe informații despre structura profundă a miezului Lunii.

Cele patru seismometre plasate pe Lună între 1969 și 1976. de misiunile Apollo au detectat mii de evenimente seismice pe parcursul a șapte ani pe partea apropiată a Lunii. Aceste evenimente au inclus cutremure lunare de mică adâncime și adâncime, precum și impacturi cu meteoriți.

Datele seismice Apollo au venit cu câteva întrebări fără răspuns, totuși: Ce explică lipsa misterioasă a cutremurelor lunare detectate pe partea îndepărtată a lunii? Și de ce au detectat seismometrele Apollo cutremurele lunare care au loc la 700 până la 1.100 de kilometri sub suprafață, la o adâncime de pe Pământ unde căldura și presiunea ar duce la deformare plastică în loc de ruperea fragilă a unui cutremur?

Răspuns la aceste întrebări? va necesita mult mai multe seismometre desfășurate într-un mediu dur pentru a colecta evenimente seismice suplimentare, o sarcină pentru care rețelele seismice de fibră sunt potrivite, sugerează cercetătorii.

Wu și colegii propun utilizarea Sistemului de detecție acustică distribuită sau DAS , pentru o rețea de lună nouă. DAS folosește micile defecte interne dintr-o fibră optică lungă ca senzori seismici. Un instrument numit interogator la un capăt al fibrei trimite impulsuri laser pe cablu, care sunt reflectate de defectele fibrei și revin înapoi la instrument. Când fibra este perturbată de activitatea seismică, cercetătorii pot examina modificările impulsurilor reflectate pentru a afla mai multe despre undele seismice rezultate.

„Este o matrice seismică foarte densă”, a spus Wu. „Un singur cablu vă poate aduce mii de senzori individuali.”

Una dintre cele mai mari provocări pentru seismologia lunară este pătura poroasă și fracturată de moloz numită regolit care acoperă suprafața Lunii. Unele dintre primele unde seismice detectate după un cutremur lunar sunt împrăștiate de acest strat, iar împrăștierea ascunde undele care sosesc mai târziu, care ar putea oferi mai multe informații despre adâncimea lunii.

Datele colectate de mii de Senzorii dintr-o matrice DAS pot fi comparați într-o tehnică de procesare a semnalului numită stivuire matrice, demonstrează Wu și colegii săi. Această tehnică ajută la separarea „semnalelor profunde ascunse în undele împrăștiate” și a altor surse de zgomot seismic străin, a explicat Wu.

Când echipa a folosit tehnica pe seismogramele artificiale, au reușit să recupereze un zgomot seismic. faza de undă numită ScS, care este o forfecare sau undă S care călătorește de la originea cutremurului către miezul Lunii înainte de a fi reflectată la suprafață.

Wu a spus că este important să rulezi astfel de experimente înainte de desfășurare. o matrice reală de fibre pe Lună. „Înainte de lansare trebuie să existe simulări numerice robuste ale propagării undelor”, a spus el. „Ne facem temele pentru a afla dacă putem obține datele și ce fel de lucruri putem face cu datele.”

Dacă cercetătorii pot găsi modalități de a furniza energie și reparații la o fibră seismică lunară rețeaua, matricea ar putea funcționa ani de zile, a remarcat Wu. „Pe Pământ, dacă puterea este în regulă, o putem menține să funcționeze timp de zeci de ani.”

În lucrare, cercetătorii sugerează că ar fi posibilă combinarea DAS cu alte programe lunare propuse, cum ar fi amplasarea unui radiotelescop, care ar avea deja nevoie de cabluri de fibră optică pentru a se conecta la o antenă, în partea îndepărtată. a Lunii.

„Dacă putem combina aceste proiecte împreună pentru a economisi costurile, asta ar crește într-adevăr șansa de a face acest lucru și de a avea un impact științific maxim”, a spus Wu.

(Fluierul)