Katedra fyziky FPV UKF v Nitre

Atronaut Aldrin umiestňuje zavrtávaním do pôdy Mesiaca seizmometer (More Pokoja). Uznanie: Science@Nasa

Astronauti NASA sa chystajú späť na Mesiac a vyzerá to tak, že budú potrebovať ubytovanie odolné proti otrasom. Je to prekvapujúce zistenie, ku ktorému vedci pracujúci na údajoch zo seizmometroch umiestnených na Mesiaci dospeli. Prapôvodne sa myslelo, že Mesiac seizmicky nie je aktívne teleso, otrasy môžu vznikať jedine z pádu meteorov a z náhodného pádu kameňov a skál (v dôsledku erózie). V rámci programu Apollo (1969 až 1972) sa na povrchu Mesiaca rozmiestnili taktiež seizmometre, ktoré boli dovybavené nukleárnou energetickou jednotkou (s výkonom 70 W), ktoré boli konštruované na nepretržitú prevádzku po dobu 5 rokov. Z celkového počtu 5 ich do konca septembra 1977 pracovalo celkom 4.
Tieto seizmometre pracujú na princípe zotrvačnosti valcov v nich umiestnených, poloha ktorých sa registruje. Väčšina seizmometrov je konštruovaná tak, aby bola extrémne citlivá na kmity určitej frekvencie, resp. kmity s frekvenciou z nejakého pásma. Seizmometre na Mesiaci boli takto ladené na frekvenciu okolo 0,5 Hz (kmity s periódou kmitu 2 sekúnd).
Aby údaje na Zem mohli byť predávané v reálnom čase, boli umiestnené všetky seizmometre na privrátenej strane Mesiaca (Mesiac má otočenú vždy tú istú stranu k Zemi). Na odvrátenej strane Mesiaca neboli umiestnené seizmometre.
Údaje zo seizmometrov ukázali prekvapivé skutočnosti. Mesiac je seizmicky aktívny ale jeho seizmická aktivita sa výrazne líši od seizmickej aktivity Zeme. Kým Zem má seizmickú aktivitu podnecovanú výrazne svojou tektonickou dynamikou (pohyb kontinentov aj ostatných tektonických platní neustále vyvoláva zemetrasenia - pozri tiež náš článok o Tsunami).

Existujú aspoň štyri rôzne druhy "mesiacotrasení":
  1) hlboké otrasy, vznikajúce v hĺbke 700 kilometrov pod povrchom Mesiaca,
  2) otrasy vznikajúce pri dopade meteorov,
  3) "tepelné otrasy",
  4) plytké otrasy, vznikajúce len 20-30 kilometrov pod povrchom.

Reprezentntívna vzorka seizmomgramu z jednotky umiestnenej Apollo 16. Na obrázku veľmi dobre vidieť jednak intenzívnejší charakter plytkých otrasov a tiež ich mimoriadne dlhé trvanie.

Hlboké otrasy sú veľkou pravdepodobnosťou spôsobené slapovými silami vyvolanými Zemou. Mesiac síce nemá oceány, ale slapové sily vyvolávajú deformáciu Mesiaca a vzniká v ňom napätie, ktoré keď sa uvolní, prepukne jedno z hlbokých otrasov. Tieto otrasy vznikajú s periódou 27 dní, preto sa domnieva, že sú spojené so slapovými silami (táto časová perióda je v dobrom súlade s dobou obehu Mesiaca okolo Zeme). Na Zemi takto hlboké otrasy sa nezaznamenali, čo zrejme súvisí s tým, že Mesiac je buď vychladnutá úplne a nemá tekuté, alebo plastické jadro, alebo ho má veľmi malé (Na túto otázku sa nedá dať zatiaľ jednoznačná odpoveď už len preto, lebo seizmometre boli rozmiestnené len na jednej strane Mesiaca a nie je ani dostatok nameraných údajov - pri pokuse seizmometre aktivovať v roku 1986 sa ukázalo, že zariadenia nemajú dostatočné napätia k ďalšej prevádzke). Hlbokých otrasov bolo zaznamenaných okolo 1300 a pochádzajú približne zo 100 otrasových centier hlboko pod povrchom Mesiaca. Aspoň to tak vypadalo po prvom spracovaní údajov. Dnes sa udajé digitálne spracovávajú a zistilo sa, že otrasov bolo zaznamenaných podstatne viac (cez 7200 z viacerých centier, okolo 240).
"Termálne" otrasy sú dôsledkom jednak toho, že Mesiac sa otáča veľmi pomaly a jednak toho, že nemá atmosféru. Teplotný rozdiel medzi osvetlenou a neosvetlenou stranou je okolo 200°C, čo spôsobuje silné rozpínanie a sťahovanie hornín, v dôsledku čoho tiež vzniká v horninách napätie veľkého rozsahu, ktoré keď sa uvolní, tak dochádza k otrasom.
Prvé tri typy otrasov nijako nie sú intenzívne.
Plytké otrasy, posledný typ otrasov, vznikajú len zriedkakedy a v malej hĺbke, však dosahujú intenzitu 5 až 5,5 Richterovej stupnice. Takáto sila otrasov už premiestňuje v miestnosti nábytok a v mesačných podmienkach, kde gravitačné zrýchlenie je 6 krát menšie ako na Zemi je obzvlášť nepríjemné). Spochybňuje tiež bezpečnosť predstavy, že ubytovne pre astronautov by bolo bezpečné vytesať do skál (plastové steny by mohli napríklad prasknúť).
Výraznou nepríjemnosťou je tiež to, že otrasy na Mesiaci sú výrazne dlhšie, než na Zemi. Na Zemi doznievajú v priebehu pol minúty (pokiaľ zdroj otrasov prestane účinkovať), kým na Mesiaci pretrvávajú až 10 a viac minút. Pri otrasoch Mesiac zvoní ako zvon. Tento rozdiel je spôsobený tým, že pôda Mesiaca je suchá. Na Zemi je v každej hornine a v jeho blízkosti prítomná voda v podobe aspoň vlhkosti a pracuje ako huba, špongiovitá látka pohlcujúce energiu z otrasov. Na Mesiaci tomu tak nie je, telo Mesiaca sa chová ako pevné teleso, do ktorého udrú a tlakové vlny sa v ňom šíria, nie sú tlmené tak intenzívne, ako na Zemi.
Z uvedeného vyplýva, že napriek pevnosti hornín Mesiaca práve táto pevnosť môže znamenať mimoriadne nebezpečie pre astronautov budujúcich základňu na Mesiaci v rámci príprav cesty na Mars. Z plytkých otrasov totiž 28 dosahovalo svojou intenzitou 5 Richterovej stupnice. Ubytovne, steny základne na Mesiaci budú musieť byť dostatočne pružné a odolné voči takýmto otrasom. Zatiaľ nie je zrejmé, že ako tieto plytké otrasy vznikajú, čo je ich zdrojom. JE tiež alarmujúce, že čo sa pólov Mesiaca týka, vieme veľmi málo o ich seizmickej činnosti, pričom základne sa plánujú práve v blízkosti južného pólu Mesiaca (seizmometre rozmiestnené v rámci programu Apollo sa nachádzajú v relatívne malej oblasti na privrátenej strane Mesiaca).
Zatiaľ sa navrhuje, aby sa na Mesiaci inštalovali ďalšie seizmometre a to aj na odvrátenej strane Mesiaca, čo bude vyžadovať aj prenosový satelit na prenos údajov. Odborníci sa zhodujú na názore, že ak sa Mesiac otriasa tak nepríjemným spôsobom, môžu to robiť aj ostatné planéty, aj Mars.

-AT-

< Späť -- Úvodná stránka -- Ďalší >