Александр Ильин - На суше и на море - 1977

…Несколько лет прошло с тех пор, как, проработав пять лунных дней и пройдя около 40 км, «Луноход-2» замер в кратере Лемонье монументом во славу космической технике наших дней. А жаркие споры не затихают на страницах научных журналов, в залах конференций. Продолжались они и на встрече ученых СССР и США в Москве в июне 1974 г.

Некоторый свет на этот парадокс пролил лунный сейсмический эксперимент.

Первыми лунными сейсмологами были американские астронавты Нейл Армстронг и Эдвин Оддрин: 21 июля 1969 г. они установили автоматическую сейсмическую станцию в месте посадки «Аполлона-! 1» в Море Спокойствия. Первые лунные сейсмограммы, первые тревоги и недоумения: все так необычно, не похоже на Землю. К сожалению, из-за неисправности в командном управлении первая станция работала на Луне не долго. К тому же источник электропитания на ней был не очень удачный — солнечные батареи, а ведь слушать «пульс» планеты сейсмолог должен день и ночь.

Во время экспедиции «Аполлона-12» в ноябре 1969 г. в юго-восточной части Океана Бурь появилась станция, питаемая изотопными батареями. Сейчас на видимой стороне Луны работает сеть из четырех станций. Они снабжены однотипными сейсмометрами, образующими систему из трех взаимно перпендикулярных приборов, способную определить, откуда пришла сейсмическая волна. Но главное — приборы эти очень чутки: они фиксируют перемещение грунта столь ничтожное, как размер атома. На Земле сейсмограф с такой чувствительностью просто не смог бы работать: нужная запись была бы «забита» другими шумами от волнения океана, работы различных механизмов и пр. На Луне этих помех нет. Правда, падают метеориты, но не столь часто, как предполагалось. «Трещит» там поверхность под действием температурных контрастов дня и ночи, однако сигналы эти все же слабые.

Астронавты экипажа «Аполлон-12» установили первую надежную действующую сейсмическую станцию. После завершения программы работ экспедиции на поверхность Луны был сброшен лунный модуль (взлетная ступень). Он упал в 67 км от станции, породив сейсмическую волну. Это была остроумная идея ученых — возбуждать сейсмические волны падением отработанных уже ступеней космических аппаратов, место прилунения и сила ударов которых хорошо известны.

Словно метеор, правда без свечения и грохота, пронесся в черном небе Селены лунный модуль и со скоростью 1,7 км/сек врезался в ее поверхность. Через 23 секунды дрогнул маятник сейсмометра в Океане Бурь. Всего через секунду этот всплеск достиг анализирующих устройств земных лабораторий. И… понадобились месяцы, пока улеглись страсти, которые вызвал эксперимент. Таких сейсмограмм не было за полувековую историю сейсмологии: колебания продолжались целый час.

Новый эксперимент подтвердил достоверность феномена. Правда, экспедиция «Аноллон-13» из-за взрыва одного из топливных баков не смогла сесть на Луну, но третья ступень ракеты «Сатурн-5» после отделения от корабля упала в 136 км от сейсмометра «Аполлона-12». На этот раз Луна «звенела»… 4 часа. В феврале 1971 г. появилась сейсмическая станция «Аполлона-14» в районе Фра-Мауро. Дальнейшие исследования показали, что причина «сейсмозвона» — блуждание волн в хаосе трещин, созданных ударами метеоритов. И вот что знаменательно: затягиваясь и рассеиваясь на трещинах, сигналы в лунной коре почти не ослабевают. Ведь на Земле колебания даже при самых сильных землетрясениях длятся минуты, на Луне — часы. Дело в том, что на Луне нет атмосферы и свободной воды, стало быть, нет и тепловых потерь Вся энергия, посланная в грунт в месте удара, приходит к сейсмоприемнику. Поэтому на Луне сейсмические исследования много экономичнее.

В районе станций «Аполлон-12 и -14» было сброшено девять космических аппаратов и в итоге изучено устройство лунной коры до глубины 100 км. На глубине 60 км здесь проходит граница коры и мантии. Таким образом, кора Луны такая толстая, как на Земле в горах, и куда мощнее океанической коры.

Заглянуть глубже, в мантию Луны, удалось лишь в мае 1972 г. когда в районе станции «Аполлон 14» упал крупный метеорит. Его удар записали станции «Аполлон-15» в Апеннинах и даже «Аполлон-16» вблизи кратера Декарта, в типично континентальных районах, удаленных на 1000 км.

Астронавты «Аполлона-14 и -16» провели сейсморазведочные наблюдения: расставили сейсмометры по профилю и прошли вдоль него, постукивая по грунту. Оказалось, что в районе лунных морей и континентов состав пород разный, а сейсмические свойства верхнего слоя сходные. Тот же реголит, в котором волны не «бегут», а прямо-таки «плетутся» — 100 м в секунду. По-видимому, для упругих волн важны механические свойства грунта, а в этом все ландшафты Луны одинаковы, всюду она «распахана» метеоритами.

После экспедиции «Аполлона-16» на видимой стороне Луны возникла, как уже говорилось, сеть сейсмических станций, образующая треугольник со сторонами более 1000 км. С его помощью можно определять место, откуда пришла волна, где упал метеорит, где произошло лунотрясение.

Существуют ли лунотрясения, какие они — эти вопросы очень волновали сейсмологов. Похожа ли внутренняя «жизнь» Луны на земную? Ученых ждало разочарование. «Сестра» Земли по рождению оказалась весьма «дальней родственницей» по сейсмичности: энергия всех происшедших за годы наблюдений лунотрясений в миллиард раз меньше, чем землетрясений. Можно сказать так: внутренняя жизнь Луны определяется и диктуется внешними факторами. Когда она подходит в перигее своей орбиты всего ближе к Земле и сила притяжения последней больше, тогда и происходят лунотрясения. Да и что это за «трясения»; они не только будущим городам и ракетодромам на Луне не страшны, их едва улавливают даже сверхчуткие лунные сейсмометры.

Эти так называемые приливные лунотрясения происходят редко и строго по «гравитационному расписанию», так что их можно предсказать. Очаги лунотрясений очень глубоки — на расстоянии 500–800 км от поверхности.

17 июля 1972 г. метеорит весом 1 г. упал в районе Моря Москвы на обратной стороне Луны. Удар гигантской силы отправил сквозь Луну волны, качнувшие маятники сейсмометров на видимой стороне. Записи этого сотрясения были необычны: не удалось найти так называемых поперечных, или сдвиговых, волн. Таких волн не бывает в жидкости, они не проходят и сквозь внешнее ядро Земли, поэтому его считают жидким. От удара метеорита волны бежали к четырем станциям разными путями. На тех трассах, которые «заглянули» глубже 800 км, поперечных волн не оказалось. Значит, вещество, находящееся в центральной половине, нагрето до точки плавления или расплавлено хотя бы на несколько процентов.