Mjesec bi jednog dana mogao pomoći astronomima u potrazi za gravitacijskim valovima koje današnji detektori teško mogu registrirati. Novo istraživanje pokazuje da njegova neravna građa, osobito debela kora na dalekoj strani, može pojačati vrlo slaba podrhtavanja tla izazvana prolaskom tih valova.
Gravitacijski valovi nastaju pri nekim od najsnažnijih događaja u svemiru, primjerice pri spajanju crnih rupa i neutronskih zvijezda. Dok zemaljski detektori poput LIGO-a prate više frekvencije, a pulsarski nizovi mnogo niže, između njih ostaje široko i slabo istraženo područje od približno 0,01 do 1 herca.
Upravo bi u tom području Mjesec mogao postati važan dio buduće gravitacijske astronomije. Ideja nije da Mjesec sam “vidi” gravitacijske valove, nego da oni vrlo slabo pobude njegove prirodne oscilacije. Osjetljivi seizmometri na površini tada bi tražili taj jedva primjetan potpis u lunarnom tlu.
Daleka strana nije jednaka bližoj
Mjesec nije jednolično kameno tijelo. Njegova je kora na bližoj strani, okrenutoj prema Zemlji, uglavnom tanja, dok su visoravni na dalekoj strani povezane s debljom korom. Znanstvenike je zato zanimalo otežava li ta asimetrija mjerenja ili bi se mogla iskoristiti.
Tim predvođen Leijem Zhangom modelirao je odgovor Mjeseca na gravitacijske valove koristeći podatke o reljefu i debljini kore te računalne simulacije dovoljno detaljne da obuhvate strukture na razmaku od oko dva kilometra.
Rezultat nije bio ravnomjeran. U područjima s debelom korom, osobito na visoravnima daleke strane, signal je u prosjeku bio pojačan u odnosu na pojednostavljeni model pravilnog, slojevitog Mjeseca. U određenim uskim frekvencijskim područjima pojačanje je dosegnulo i deset puta.
Suprotno tome, regije s tanjom korom, među njima mnoge tamne bazaltne ravnice bliže strane Mjeseca, pokazale su slabiji odgovor.
Zašto deblja kora pomaže
Gravitacijski val koji prolazi kroz Mjesec najjače pobuđuje jednu posebnu vrstu njegove globalne oscilacije. Da je Mjesec savršeno simetričan, taj bi se odgovor mogao opisati razmjerno jednostavno.
No stvarni Mjesec ima različitu debljinu kore, bazene, visoravni i druge velike geološke razlike. Zbog toga se početna oscilacija može povezati s nizom drugih prirodnih načina titranja. Dio energije raspodjeljuje se među njima, a na nekim mjestima i frekvencijama to pojačava gibanje tla koje bi seizmometar mjerio.
Autori naglašavaju da pritom nije presudan samo reljef. Primjer Mare Imbriuma pokazuje da se odgovor može znatno promijeniti i ondje gdje je površina razmjerno ravna, ako se mijenja debljina kore. Za buduće misije to znači da bi geološka karta Mjeseca mogla biti jednako važna kao i sigurnost samog mjesta slijetanja.
Takva mjerenja zahtijevala bi dugotrajan i vrlo stabilan rad instrumenata. Najizraženiji vrhovi pojavljuju se u uskim frekvencijskim rasponima, pa bi seizmometri morali neprekidno prikupljati podatke satima, a vjerojatno i mnogo dulje.
Istraživanje ne znači da će Mjesec uskoro postati gotov opservatorij gravitacijskih valova. No daje konkretniji odgovor na važno pitanje: gdje bi instrumenti trebali raditi ako želimo iskoristiti Mjesec kao golemi prirodni rezonator. Najbolja mjesta možda nisu najravnije lunarne ravnice, nego udaljene visoravni s debelom korom.
