Образцы полученные миссиями «Аполлон» и данные LRO помогают учёным НАСА прогнозировать лунотрясения

Пока НАСА готовится отправить астронавтов в район южного полярного региона Луны в рамках миссии "Артемида-III", ученые разрабатывают методы определения частоты лунотрясений вдоль активных разломов в этом районе.

Разломы – это трещины в лунной коре, указывающие на медленное сжатие Луны по мере охлаждения её недр. Сжатие вызывает внезапные движения разломов, что приводит к лунотрясениям. В период с 1969 по 1977 год сеть сейсмометров, развёрнутых астронавтами миссии «Аполлон» на поверхности Луны, зарегистрировала тысячи колебаний, вызванных лунотрясениями.

Лунотрясения редки, самые мощные, магнитудой около 5,0, происходят вблизи поверхности. Такие лунотрясения значительно слабее мощных землетрясений на Земле (магнитудой 7,0 и выше) и не представляют существенного риска для астронавтов во время миссии, длящейся всего несколько дней. Однако их воздействие на долгосрочные объекты на поверхности Луны может быть значительным. В отличие от землетрясений, длящихся от десятков секунд до минут, лунотрясение может длиться часами, чего достаточно, чтобы повредить или опрокинуть конструкции, дестабилизировать ракеты на поверхности или помешать работе.

«Вероятность опасности значительно возрастает в зависимости от того, насколько близко ваша инфраструктура расположена к активному разлому», — рассказывает Томас Уоттерс, старший почетный научный сотрудник Национального музея авиации и космонавтики Смитсоновского института в Вашингтоне.

Уоттерс — давний исследователь лунной геологии и соисследователь, работающий с камерой LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) НАСА. Недавно он и Николас Шмерр, планетолог из Мэрилендского университета в Колледж-Парке, разработали новый метод оценки магнитуды сейсмических толчков, анализируя свидетельства смещения валунов и оползней в данной местности, о чём учёные сообщили 30 июля 2025 года в журнале Science Advances. Подобные исследования могут помочь НАСА планировать размещение объектов на поверхности Луны в более безопасных местах.

На Луне существуют тысячи разломов, которые, возможно, всё ещё активны и вызывают лунотрясения. Уоттерс и его команда выявили эти разломы, проанализировав данные с космического аппарата LRO, который находится на орбите Луны с 2009 года, картографируя поверхность и делая фотографии, предоставляя детальные изображения разломов, валунов и оползней.

Для своего исследования Уоттерс и Шмерр выбрали изменения поверхности, вызванные лунотрясениями на разломе Ли-Линкольн в долине Таурус-Литтроу. Астронавты Аполлона-17, совершившие посадку в 4 милях западнее разлома 11 декабря 1972 года, исследовали этот район.

Изучая следы скатывания валунов и оползень, вероятно, вызванный сейсмической активностью в районе Ли-Линкольна, Уоттерс и Шмерр подсчитали, что лунотрясение магнитудой 3,0 происходит вдоль разлома Ли-Линкольн примерно каждые 5,6 миллиона лет.

«Изучение разлома Ли-Линкольн показывает, что многие подобные разломы, вероятно, испытывали множественные лунотрясения на протяжении миллионов лет», — сказал Шмерр. «Это означает, что они, возможно, все еще активны и могут вызывать лунотрясения в будущем».

Авторы решили изучить разлом Ли-Линкольна, поскольку у него есть уникальное преимущество: астронавты миссии «Аполлон-17» привезли образцы валунов из этого района. Изучая эти образцы в лабораторных условиях, учёные смогли измерить изменения в химическом составе валунов, вызванные воздействием космической радиации с течением времени (поверхность валуна обнажается после откола его от более крупного камня, который в противном случае экранировал бы её).

Эта информация о воздействии космического излучения помогла исследователям определить, как долго валуны находились на своих нынешних местах, что, в свою очередь, помогло оценить возможное время и частоту лунотрясений вдоль разлома Ли-Линкольна.

Астронавты «Аполлон-17» исследовали валуны у подножий двух гор в долине. Оставленные следы свидетельствовали о том, что валуны, возможно, скатились вниз по склону после того, как их оторвало во время лунотрясения в районе разлома. Используя размер каждого валуна, Уоттерс и Шмерр оценили силу и магнитуду лунотрясения, которое могло привести к отрыву валунов.

Группа ученых также оценила силу толчков и магнитуду, которые могли бы спровоцировать крупный оползень, вызвавший распространение материала по дну долины, предположив, что этот инцидент стал причиной разрыва, образовавшего разлом Ли-Линкольна.

Принимая во внимание все эти факторы, Уоттерс и Шмерр подсчитали, что вероятность того, что лунотрясение могло бы произойти в долине Таурус-Литтров в любой день, пока там находились астронавты «Аполлон-17», составляло 1 к 20 миллионам.

Это исследование в разломе Ли-Линкольн только начало. Теперь Уоттерс и Шмерр планируют использовать свою новую методику для анализа частоты лунотрясений в разломах в южной полярной области Луны, где НАСА планирует проводить свои исследования.

НАСА также планирует отправить на Луну больше сейсмометров. В рамках программы CLPS два чувствительных сейсмометра будут доставлены в бассейн Шрёдингера на обратной стороне Луны. Кроме того, НАСА разрабатывает полезную нагрузку под названием Lunar Environment Monitoring Station (Лунная станция мониторинга окружающей среды ) для возможного запуска в рамках миссии "Артемида-III" в район Южного полюса. Эта полезная нагрузка, разработанная под руководством Шмерра, будет оценивать сейсмические риски для будущих пилотируемых и автоматизированных миссий в этом регионе.

На фото:

- Эта мозаика долины Таурус-Литтров была составлена ??с использованием снимков, полученных узкоугольными камерами аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter. Древняя долина, заполненная лавой, прорезана разломом Ли-Линкольна, который виден как извилистая белая линия, простирающаяся от Южного массива (гора в левом нижнем углу) до Северного массива (гора в центре вверху), где разлом резко меняет направление и проходит вдоль склона Северного массива. Разлом Ли-Линкольна стал причиной многочисленных сильных лунотрясений, вызывающих оползни и обвалы как на Северном, так и на Южном массивах. Примерное место посадки миссии «Аполлон-17» обозначено справа от разлома белым крестиком «x»;

- На этом снимке 1972 года астронавт миссии «Аполлон-17» Харрисон Х. Шмитт берёт образец валуна у подножия Северного массива в долине Таурус-Литтров на Луне. Предполагается, что этот большой валун был смещен сильным лунотрясением, произошедшим около 28,5 миллионов лет назад. Источником лунотрясения, вероятно, стало сейсмическое событие вдоль разлома Ли-Линкольн. Снимок был сделан астронавтом Юджином А. Сернаном, командиром миссии «Аполлон-17».

Источник: science.nasa.gov