Эпицентры Луны
 

Как и на Земле, на Луне эпицентры не рассеяны повсюду по поверхности, а приурочены к особым зонам, узким поясам. На Земле такие пояса приходятся на стыки литосферных плит, срединные океанические хребты. На Луне «тектоники плит» нет и в помине — не хватает внутренних сил.

Но пояса сейсмичности, будто елочная гирлянда огоньков, опоясывают видимую сторону Луны. Пояса «завязаны узлом» вблизи экватора, западнее центра видимого диска. Вблизи были поставлены две сейсмические станции. От этого «узла» три пояса сейсмичности расходятся на северо-юг, северо-запад и северо-восток. Восемьдесят точек вспышек (индивидуальных очагов лунотрясений), повторяющихся по многу раз, насчитаем мы во время сеанса.

Почти совсем не освещаются юго-восточная четверть диска Луны (высокогорный массив, лишенный темных пятен базальтовых «морей»), а также полярные области.

Что образует трассы гирлянд лунотрясений? Скорее всего, гигантские швы — разломы планетарного масштаба. Они протягиваются далеко вглубь, до середины радиуса, и, может быть, представляют реликты ударного слипания Луны из нескольких протолун. А может быть, это незажившие раны, нанесенные стремительно-мощным «кинжалом» метеоритных ударов.

Лунная сейсмика
 

Разобраться в лунной сейсмике позволяет земной опыт. Изучая режим землетрясений, сейсмологи разработали вычислительные программы, превращающие сухие цифры каталогов землетрясений в «сейсмофильм». На экране — карта изучаемого региона, в точках эпицентров в момент сейсмического толчка вспыхивают огоньки (время определенным образом трансформировано, ускорено).

Оказывается, человеческий глаз обладает замечательной способностью (пусть не так детально, как ЭВМ, но зато «со скоростью мысли») анализировать и систематизировать данные, проводить их осреднение и частотно-временной анализ. Просмотры и обсуждения таких фильмов оказались весьма полезными.

Глядя на Луну земным «сейсмическим глазом», то есть аппаратуфой с земной чувствительностью, лунотрясений заметить нельзя, а изучить тем более. Ведь энергия лунотрясений слишком мала. В очаге наиболее типичного приливного лунотрясения высвобождается при толчке энергия 109 эрг, за год по всей Луне выделяется 1012 эрг, а на Земле расход сейсмической энергии 1025 эрг/год, причем отдельные сейсмические катастрофы вносят в это решающий вклад.

Значит, для Луны нужен глаз более зоркий, своего рода электронный «сейсмомикроскоп». И такие «микроскопы» были, они стояли в четырех точках видимой стороны Луны — это сверхчувствительные сейсмометры, способные заметить колебания грунта, соизмеримые с межатомарными расстояниями.

И вот эта увеличенная картина оказывается и непохожей и похожей на земную. Лунные «фонари» (лучше сказать — «светлячки») вспыхивали с конца 1969 г. в течение неполных восьми лет (есть данные еще за два года, но они пока не опубликованы). Причем вспыхивали не где и не когда попало. И глаз зрителя это отметит.

Луну трясет... Земля
 

Луна по сравнению с Землей просто асейсмична — энергия, выделяемая лупотрясениями, в десятки миллионов раз меньше энергии землетрясений. Если Землю трясет «как в лихорадке», то Луна тихонько «щелкает». Но в этих ее толчках заключены не сразу понятные закономерности.

Планируя сейсмические наблюдения на Луне, ученые старались поставить станции в районы стыка крупных форм лунного рельефа, полагая по земному опыту, что здесь наибольшая тектоническая активность и соответственно сейсмичность планеты.

Как уже говорилось, была создана сеть из четырех однотипных станций на видимой стороне Луны (с обратной стороной невозможна радиосвязь — все экспедиции и измерения на поверхности проводились пока лишь на обращенной к Земле половине Луны). Постепенно сейсмологи научились узнавать лунотрясения, отличать их записи от ударов метеоритов и падений космических аппаратов.

Более десяти тысяч лунных сейсмограмм накопилось в лабораториях земных сейсмологов. Что же известно сегодня, о сейсмической жизни спутника Земли?

Сейсмические модели Луны
 

У скоростной сейсмической модели Луны существует глобальное отличие от Земли: на Луне, кроме как в коре, скорость сейсмических волн не растет, а скорее (и в особенности для поперечны волн) убывает с глубиной. Вызвано это тем, что ввиду малой массы Луны рост давления в ее недрах сказывается слабее, чем рос температур. Давление в центре Луны — 40 тыс. атмосфер — так как в верхней мантии Земли, и раз в сто меньше, чем в ее центре.

Из-за уменьшения скорости поперечных волн с глубиной луч от поверхностного источника волн, проникающие глубже 500 км, т сейсмометру не возвращаются, так что литосфера этим волнам не видна (не говоря уже о том, что и астеносфера для поперечных волн непроходима).

Так и остались бы огромные куски лунного тела неизвестными, если бы не еще один сюрприз — специфика лунной сейсмичности.

Результаты лунной сейсмологии
 

Хотелось бы слегка отрезвить читателя, вероятно увлекшегося вместе с нами успехами лунной сейсмологии. Результаты действительно ошеломляющие. И все же они очень ориентировочные. Это только первые шаги, какие некогда делала земная сейсмология, вводя трехслойную радиально-симметричную модель Земли.

Модель внутреннего строения Луны сегодня пятислойная: кора, верхняя и средняя мантия (все вместе — литосфера), нижняя мантия — астеносфера и ядро.

Наряду с оболочечной структурой планетарного порядка у Луны отмечена горизонтальная неоднородность: изменчивость гравитационного магнитного, электрического, теплового полей, разная мощность коры, разные скорости пробега сейсмических волн мантии, неравномерное «заполнение» территории эпицентрами лунотрясений.

Есть у Луны «удобство» для проведения сейсмических исследований: высокая добротность лунного материала, отсюда — сверх дальнее распространение волн, возможность просвечивать Лун волнами малых энергий.

Но есть и минусы, и слабости у сейсмических воли, распространяющихся в Луне. Они ведь сильно рассеиваются, разрушаются на приповерхностных неоднородностях, поэтому трудно выделить отдельные волны.

Проблемы внутреннего ядра Луны
 

Что касается проблемы внутреннего ядра Луны, то и здесь сейсмологам посчастливилось. Однажды близ точки обратной стороны, противоположной Морю Познанному, на расстоянии 168 угловых градусов от сейсмической станции упал подходящий метеорит. Сейсмограмма, как обычно переданная на Землю и обработанная с помощью ЭВМ, таила сюрприз другого сорта. Поперечной волны на ней, конечно, не было, а вот продольная задержалась на 57 секунд.

Если ошибки нет (а запись, к сожалению, единственная), если первые вступления не пропущены, то можно сделать прямо-таки ошеломляющие выводы. В центре Луны есть небольшое (радиусом 300—400 км) ядро, в котором бег продольных волн замедляется почти вдвое. Возможно, ядро состоит из железа с примесями, но оно невелико, его масса составляет всего лишь 1% всей массы Луны и не проявляется в величине момента инерции, измеряемой по орбитам спутников Луны. Если такое ядро есть, то оно расплавленное, но вещества в нем мало и его потоки слабы, они не в силах, подобно земному ядру, закрутить планетарную «динамо-машину» и обеспечить Луне «магнитный скафандр».

Внутреннее строение Луны
 

<img src="../luna2/image003.jpg" width="252" height="196" class=""/>

Несколько удачных сейсмограмм позволили выделить в литосфере Луны еще отдельные слои. Кроме самой резкой на Луне сейсмической границы кора — мантия там замечена граница верхней и средней мантии на глубине около 300 км. Волны изменили на ней характер колебаний: продольные стали поперечными, и наоборот.

Граница же между литосферой и астеносферой Луны не замечена, отраженных волн от нее не зарегистрировано (как, например, от границы мантии и ядра Земли). Скорее всего, границы нет, а есть переходная зона, притом со сложным контрастным рельефом. Свойства Луны в пределах этой зоны быстро изменяются с глубиной. К этой же зоне приурочены очаги одного из двух основных типов приливных лунотрясений. Зона эта играет особую роль в тектонической жизни Луны.

Ядро Луны
 

По аналогии с Землей эту центральную часть Луны иногда называют ядром. Но пожалуй, точнее назвать ее астеносферой, к тому же и термодинамические условия — давление и температура — там такие же, как в астеносфере Земли, находящейся на гораздо, меньшей глубине — 70—300 км.

Лежащая выше тысячекилометровая толща Луны — холодный и очень жесткий монолит. Сейсмические волны пронзают ее насквозь, почти не теряя своей силы а высоких частот. Вязкость этой толщи огромна — она миллиарды лет держит «масконы» — огромные избытки массы в круглых «морях» видимой стороны Луны. Внешняя половина Луны названа литосферой — она подобна гипертрофированной по толщине, жесткости и сейсмической добротности литосфере Земли.

Обратная сторона Луны
 

Слово взяла обратная сторона Луны 17 июня 1972 года: в районе кратера Москвы упал долгожданный метеорит. Его масса превышала одну тонну, а скорость столкновения с Луной — 20 км/сек. Незащищенная атмосферой поверхность содрогнулась. Сейсмические волны, пронзив планету, качнули сейсмографы на видимой стороне.

И что же? Среди волн, «заглянувших» глубже 1000 км не оказалось поперечных (сдвиговых). Известно, что они не распространяются в жидкости — именно эта особенность убеждает сейсмологов в том, что внешняя часть ядра Земли расплавлена. Однако одного наблюдения мало, чтобы сделать столь ответственный вывод по поводу Луны. К счастью, «монолог» обратной стороны Луны продолжался.

Дюжина сотрясений из очага близ экватора подтвердила вывод: центральная область Луны с радиусом большим 800 км не пропускает поперечные волны или чрезвычайно ослабляет их.

Удачные сейсмические события продолжали увеличиваться. Вот произошло неглубокое и мощное лунотрясение близ южного полюса Луны. Пробегая по этой прорезавшей южную половину Луны трассе, волны потеряли 99% своей силы, как только заглянули глубже 1100 км. Что же существует там — область частичного расплава? Именно так думают многие сейсмологи. Вряд ли здесь меняется состав пород. Если бы было у Луны большое железное ядро, подобное земному, это бы сказалось в величине момента инерции. Значит, глубже середины Луны температура превышает плюс 1600° С — породы становятся мягкими, не пропуск кают поперечные волны.

Эрозия лунной поверхности
 

И все же идет эрозия лунной поверхности — «солнечные лунотрясения» неуклонно выравнивают ее. Правда, как показали расчеты, процесс этот чрезвычайно медленный. Склон 200-метрового кратера, имеющий крутизну 20°, выполаживается за 4 млн. лет всего на один градус.

Так что колеи луноходов и следы астронавтов останутся на Луне надолго.

Активный этап сейсмических исследований Луны завершился в конце 1972 г. Но чуткие сейсмометры в четырех точках видимой стороны Луны, питаемые изотопными батареями, продолжали нетерпеливо вздрагивать, ожидая падения метеорита или плането-трясения подходящей силы и в удачном месте.

И дождались... Вообще-то, по статистике, метеориты весом более одной тонны должны падать один раз в три года. Но прошло лишь два месяца с удачного падения метеорита (13 мая 1972 г.), как все сейсмометры отметили приход волн, открывших еще неведомую дотоле трассу.