Un numero crescente di sismologi utilizza cavi in ​​fibra ottica per rilevare le onde sismiche sulla Terra, ma come si comporterebbe questa tecnologia sulla Luna e cosa ci direbbe sugli strati profondi del nostro vicino più vicino nello spazio?

In Lettere di ricerca sismologica, Wenbo Wu del Woods Hole Oceanographic Institute e colleghi esplorano l'idea di implementare una rete sismica in fibra sulla luna, discutendo alcune delle sfide da superare.

Testano anche questa ipotetica rete utilizzando sismogrammi artificiali creati dai dati raccolti dai sismometri posizionati sulla superficie della Luna dalle missioni Apollo. Sulla base dei loro risultati, Wu e colleghi affermano che una rete sismica in fibra potrebbe identificare il tipo di onde sismiche che fornirebbero maggiori informazioni sulla struttura del nucleo profondo della Luna.

I quattro sismometri posizionati sulla Luna tra il 1969 e il 1976 dalle missioni Apollo hanno rilevato migliaia di eventi sismici nell'arco di sette anni sul lato più vicino della Luna. Questi eventi includevano terremoti superficiali e profondi, nonché impatti di meteoriti.

I dati sismici dell’Apollo, tuttavia, contengono alcune domande senza risposta:cosa spiega la misteriosa mancanza di terremoti rilevati sul lato nascosto della Luna? E perché i sismometri Apollo hanno rilevato terremoti lunari che si verificavano da 700 a 1.100 chilometri sotto la superficie, a una profondità sulla Terra dove il calore e la pressione porterebbero alla deformazione plastica invece che alla fragile rottura di un terremoto?

Per rispondere a queste domande saranno necessari molti più sismometri distribuiti in un ambiente ostile per raccogliere ulteriori eventi sismici, un compito per il quale le reti sismiche in fibra sono adatte, suggeriscono i ricercatori.

Wu e colleghi propongono di utilizzare il Distributed Acoustic Sensing, o DAS, per una rete sulla Luna Nuova. DAS utilizza i minuscoli difetti interni di una lunga fibra ottica come sensori sismici. Uno strumento chiamato interrogatore a un'estremità della fibra invia impulsi laser lungo il cavo che vengono riflessi dai difetti della fibra e rimbalzano allo strumento. Quando la fibra viene disturbata dall'attività sismica, i ricercatori possono esaminare i cambiamenti negli impulsi riflessi per saperne di più sulle onde sismiche risultanti.

"È una matrice sismica molto densa", ha detto Wu. "Un cavo può darti migliaia di sensori individuali."

Una delle sfide più grandi per la sismologia lunare è la coltre porosa e fratturata di macerie chiamata regolite che ricopre la superficie della Luna. Alcune delle prime onde sismiche rilevate dopo un terremoto lunare sono disperse da questo strato e la dispersione oscura le onde successive che potrebbero fornire maggiori informazioni sulle profondità della luna.

I dati raccolti dalle migliaia di sensori in un array DAS possono essere confrontati in una tecnica di elaborazione del segnale chiamata array stacking, dimostrano Wu e colleghi. Questa tecnica aiuta a separare i "segnali profondi nascosti nelle onde sparse" e altre fonti di rumore sismico estraneo, ha spiegato Wu.

Quando il team ha utilizzato la tecnica sui sismogrammi artificiali, è stato in grado di recuperare una fase dell'onda sismica chiamata ScS, che è un'onda di taglio o S che viaggia dall'origine del terremoto verso il nucleo della Luna prima di essere riflessa sulla superficie. /P>

Wu ha affermato che è importante eseguire questo tipo di esperimenti prima di distribuire un vero e proprio sistema di fibre sulla Luna. "Prima di un lancio devono essere effettuate solide simulazioni numeriche della propagazione delle onde", ha affermato. "Facciamo i compiti per scoprire se possiamo ottenere i dati e che tipo di cose possiamo fare con i dati."

Se i ricercatori riuscissero a trovare il modo di fornire energia e riparare una rete sismica in fibra lunare, l’array potrebbe funzionare per anni, ha osservato Wu. "Sulla Terra, se l'elettricità è buona, possiamo mantenerla in funzione per decenni."

Nel documento, i ricercatori suggeriscono che sarebbe possibile combinare il DAS con altri programmi lunari proposti, come ad esempio posizionare un radiotelescopio, che avrebbe già bisogno di cavi in ​​fibra ottica per collegarsi a un'antenna, sul lato nascosto della Luna.

"Se riuscissimo a combinare insieme questi progetti per risparmiare sui costi, ciò aumenterebbe davvero le possibilità di realizzarlo e avere il massimo impatto scientifico", ha affermato Wu.

Ulteriori informazioni: Wenbo Wu et al, Rete sismica in fibra sulla Luna, Lettere di ricerca sismologica (2024). DOI:10.1785/0220230067

Informazioni sul giornale: Lettere di ricerca sismologica

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