Лунотрясения

[Девушка]

(ЛМ — лунный модуль, С4В — третья ступень «Сатурна»)

<img src="../luna/image022.jpg" width="381" height="227" class=""/>

В настоящий момент американскими, советскими, немецкими, а также геофизиками других стран опубликовано более 100 научных статей по сейсмическим исследованиям Луны.

[Девушка]

Итак, четырьмя станциями сети «Аполлон» были прослежены девять падений космических аппаратов и один удар метеорита и получены 14 драгоценных сейсмограмм (табл. 4). Как бы ни были велики и рискованны усилия астронавтов и центра управления полетами для получения этих сейсмограмм, предстояло решить не менее сложную ж важную задачу: обратить эти, столь непривычные и странные записи в картину сейсмического устройства лунной коры.

Большая группа опытных экспертов была привлечена ИАСА для анализа лунных сейсмических записей. Исследования сосредоточились в основном в двух центрах: в одноименных лабораториях Земли и планет Техасского университета (здесь ими руководит Г. Латем) и Массачусетского технологического института (под руководством М. Токсоца). По мере поступления новых данных и продвижения в их обработке ученые публиковали результаты, частично приводя сейсмограммы, годографы, а позже и таблицы времен пробега волн.

[Девушка]

Картина распределения очагов на Луне прояснилась постепенно. Пока действовали две сейсмические станции в западном полушарии — «Аполлон-12 и -14», можно было судить лишь о плоскости эпицентров, но не удавалось их привязать к определенному месту. На сейсмограммах многих сотрясений время пробега на обе станции было очень близким, это значило, что очаги расположены где-то между станциями.

Такая фокальная зона рисовалась как субмеридиональная, протянувшаяся с севера на юг по 20° з. д.

Поразительными были эпицентральные расстояния: около 800 км для любой станции. А ведь станции располагались всего на расстоянии 180 км. Когда после накопления сейсмограмм стало ясно, что ошибки в отсчете времени пробега волн нет, пришло естественное объяснение: очаги расположены глубоко.

После установки станций «Аполлон-15» и «Апол-.10И-16» эта гипотеза подтвердилась. Большой треугольник станций позволял определять координаты эпицентров с точностью до 10—30 км и глубины с точностью до 50 км. И дальнейшем, по мере уточнения скоростной структуры лунной мантии и при использовании процедуры последовательных приближений на ЭВМ, для части очагов удалось. повысить точность определения координат до 1 км и глубин до 20 км.

[Девушка]

Зато природа наградила сейсмологов: почти месяц спустя, 13 мая 1972 г., в 142 км к северу от сейсмической станции «Аполлон-14» упал довольно крупный метеорит: его размеры 2 м, скорость падения около 20 км/с. От удара образовалась воронка диаметром около 100 м, а сейсмические волны проникли на глубину, которую ранее не удавалось достичь.

Шкалы приборов ближайших станций «Аполлон-12 и - 14» не были рассчитаны на такой мощный удар, зато на дальних станциях на расстоянии 967 км («Аполлон-15») и 1026 км («Аполлон-16») были получены долгожданные записи. Они убедили сейсмологов в существовании на Луне коры и одновременно задали новые загадки,

[Девушка]

Сейсмологи нетерпеливо ждали следующей экспедиции. Экспедиция «Аполлон-16» установила в континентальном районе кратера Декарт четвертую стандартную станцию, завершив создание первой на Луне сейсмической сети. Теперь можно было определить координаты эпицентров достаточно сильных событий.

Однако очередные удары прошли не совсем удачно. Связь со ступенью «Сатурна» прервалась, скорректировать ее траекторию не удалось, и она упала не в намеченной точке, а опять-таки довольно близко от сейсмометров «Аполлон-12» (132 км) и «Аполлон-14» (243 км).

Что касается лунного модуля, то астронавты забыли установить переключатель в нужное положение, поэтому его не удалось сориентировать и затормозить. Он летал по селеноцентрической орбите неизвестно сколько и неизвестно где упал, потому что передатчик на нем уже не работал, и, таким образом, модуль не сыграл намеченной ему роли в лунной сейсмологии.

[Девушка]

Выяснить, нет ли глубже на Луне границы, подобной границе Мохоровичича, должен был удар последней ступени ракетоносителя экспедиции «Аполлон-14». Он планировался на удалении 350 км от сейсмометра «Апол-лона-12», однако из-за технических неполадок произошел вдвое ближе. Волны проникли лишь до 30-километровой глубины, и там никаких неожиданных изменений скорости замечено не было.

После установки сейсмической станции «Аполлон-14» его лунный модуль упал в 67 км.

Третья сейсмическая станция была доставлена на Луну в июле 1971 г. экипажем «Аполлон-15». Модуль был сброшен в 93 км от своего сейсмометра. Последняя ступень «Сатурна» упала на удалении 184 км от станции «Аполлон-14» и в 356 от станции «Аполлон-12». В эту пока рекордную по дальности точку волны «бежали» со скоростью выше первой земной космической —8,1 км/с. Результат был волнующим: на Луне тоже есть заветная граница между корой и мантией. Но поскольку точка была пока одна, возникали сомнения, не закралась ли ошибка в определение времени удара или не фиктивно ли увеличение скорости из-за наклона слоев?

[Девушка]

Каждая экспедиция «Аполлон» имела возможность произвести искусственное лунотрясение дважды; «уронить» в нужную точку Луны третью ступень ракеты «Сатурн-5» и лунный модуль. Первая подлетела к Луне раньше очередного «Аполлона», так что в экспедиции «Апол-лона-12» она не использовалась, ведь сейсмическая станция «Аполлон-11» в Море Спокойствия в это время уже не функционировала.

«Сатурны» по команде с Земли могли направляться в любую точку Луны. Все они были посланы в юго-восточный район Океана Бурь, где находились две сейсмические станции «Аполлон-12 и - 14». Здесь и было изучено строение лунной коры.

Лунный модуль каждой экспедиции уже после установки аппаратуры сбрасывался с селеноцентрической орбиты (высота около 100 км) и падал вблизи «своего» сейсмометра.

Первая сейсмограмма лунного глубинного зондирования появилась на станции «Аполлон-12» от удара своего модуля на расстоянии 67 км.

Следующая — на той же станции от последней ступени ракеты «Аполлона-13» на удалении 135 км. Эти первые уникальные точки на лунном годографе, хотя их было сперва всего две, принесли важные открытия.

Скорость сейсмических волн мизерная у поверхности с глубиной стремительно росла. На трассе ближнего удара она составляла в среднем 3,1 км/с, дальнюю трассу продольная волна «пробежала» со скоростью 4,64 км/с. На максимальной глубине проникания сейсмического «луча» (около 20 км) скорость достигла величины 4,8—5,6 км/с. Характер роста скорости с глубиной совпал с лабораторными измерениями для лунных базальтов под давлением. Казалось, что лунная кора имеет постоянный состав, а рост скорости с глубиной объясняется просто уплотнением.

[Девушка]

Днем и ночью, на суше и на море, с сейсмографами и гидрофонами, непрерывным профилированием и точечным зондированием, на фотобумаге и магнитной ленте записывают сейсмологи взрывные волны, просвечивающие земную кору.

На карте нашей страны сейсмические профили уже образовали причудливую сеть сотен сейсмических разрезов— смотровых щелей внутрь Земли.

И вот к моменту, когда общая длина профилей зондирования превысила половину расстояния от Земли до Луны, был произведен первый сейсмический толчок, зондирующий недра Селены.

Это была остроумная идея — использовать в качестве источников волн отработанные системы космических аппаратов. Такая разновидность космического глубинного сейсмического зондирования представляла комбинацию точечных зондирований и морской методики.

[Девушка]

В морях, и океанах пункты взрыва и приема меняются местами; движется корабль, подрывая заряды через несколько километров, а приемные станции дрейфуют или стоят на дне на расстоянии нескольких десятков километров друг от друга.

В труднодоступных районах применяется методика точечных зондирований — станции ставятся в отдельных, довольно редких точках, сейсмические волны возбуждаются взрывами, например, авиабомб, сбрасываемых в ненаселенные районы тайги.

С годами такое зондирование недр приобрело в глазах геологов и геофизиков авторитет опорного метода изучения земной коры. Его результаты помогают разобраться в сложных проблемах эволюции континентов и океанов, в горообразовательных процессах, понять связи глубинных структур с поверхностным рельефом, открыть месторождения нефти и предсказать землетрясения.

[Девушка]

В ходе экспедиций «Аполлон» проводился активный сейсмический эксперимент по исследованию строения коры Луны. При его подготовке опирались на опыт сейсмических зондирований земной коры. Границу между корой и мантией на Земле открыл югославский сейсмолог Андрей Мохоровичич. По его имени эта граница получила название поверхности Мохоровичича.

В 40—50-е годы советский сейсмолог — академик Г. А. Гамбурцев и его ученики создали специальный активный метод взрывной сейсмологии для исследования коры — глубинное сейсмическое зондирование. При глубинном сейсмическом зондировании путем взрывов зарядов весом в десятки и сотни килограммов вызываются искусственные землетрясения. Их регистрируют сейсмические станции на удалении нескольких сотен километров, при этом сейсмические волны освещают кору и верх мантии Земли до глубины нескольких десятков километров. Наблюдения ведутся непрерывно вдоль линий (профилей), сейсмографы ставятся через 100—200 м. Взрывы проводятся на концах, в середине и вне профилей. В труднодоступных районах Земли непрерывное наблюдение возможно лишь на небольших отрезках. Это кусочно-непрерывная методика.