চাঁদ কেন এত দীর্ঘক্ষণ ধরে বাজে

যখন একটি ভূকম্পীয় তরঙ্গ চাঁদ পেরোয়, তরঙ্গটি চলে যাওয়ার সঙ্গে সঙ্গে সংকেত শেষ হয় না। এর পেছনে আসে কম্পনের একটি লম্বা লেজ, কোডা (coda), যা চাঁদে টিকে থাকতে পারে কয়েক ঘণ্টা পর্যন্ত — একই মাত্রার একটি ভূমিকম্পের পরের তুলনায় প্রায় দশ গুণ বেশি। ভূকম্পবিদদের কাছে এই বাজনা একটি উপদ্রব: এটি ডুবিয়ে দেয় গভীর স্তরগুলো থেকে আসা সেই ক্ষীণ প্রতিধ্বনি, যা চাঁদের ভেতরটা উন্মোচন করত।

প্রচলিত ব্যাখ্যা ছিল একটি অবিচ্ছিন্ন কিন্তু অত্যন্ত অসম ভূত্বকে প্রবল বিক্ষেপণ (scattering), যেখানে তরঙ্গ জায়গাভেদে দ্রুত আর ধীর হয়। কিন্তু সেই ধারণার ওপর গড়া সিমুলেশন কখনো অ্যাপোলো সিসমোমিটারের রেকর্ডের সঙ্গে মেলেনি, এমনকি অবাস্তব রকম প্রবল বৈপরীত্য ধরেও।

যে ফাটল কখনো জোড়া লাগে না

চাইনিজ অ্যাকাডেমি অব সায়েন্সেস ও চায়না ইউনিভার্সিটি অব জিওসায়েন্সেসের লেই ঝাং (Lei Zhang), জিনহাই ঝাং (Jinhai Zhang) ও সহকর্মীরা অন্য পথ ধরেছেন। চাঁদের ভূত্বক ফাটলে ঝাঁঝরা: কয়েক বিলিয়ন বছরের অভিঘাত (impacts), শীতল হতে থাকা চাঁদের সংকোচন, জোয়ারের টান আর আগ্নেয় সক্রিয়তা — সবই একে ভেঙেছে। পৃথিবীতে তরল পদার্থ এমন ফাটল ধীরে ধীরে জোড়া লাগিয়ে দেয়। চাঁদে কোনো জল নেই, তাই সেগুলো খোলা থাকে — পাথরের মধ্যে ফাঁকা ফাঁক।

একটি ফাঁকা ফাটল ভূকম্পীয় তরঙ্গের কাছে একটি দেয়াল: এর মধ্য দিয়ে কিছুই যায় না। তরঙ্গটি পূর্ণ প্রতিফলিত হয়। একটি ফাটল থাকলে তরঙ্গমুখের (wavefront) একাংশ ফিরে আসে আর বাকিটা অবিচলিত এগিয়ে যায়। অনেক ফাটল থাকলে তরঙ্গমুখ ছিন্নভিন্ন হয়ে আটকে পড়ে, এক ফাটল থেকে আরেক ফাটলে প্রতিফলিত হতে থাকে, আর তার শক্তি ধীরে ধীরে চুইয়ে বেরোয়। লেখকদের মতে, চাঁদের ভূকম্পীয় তরঙ্গের ওপর এমন ফাটলের প্রভাব আগে কখনো বিবেচনা করা হয়নি।

অ্যাপোলোর সংঘর্ষগুলো আবার চালানো

ধারণাটি পরীক্ষা করতে দলটি চাঁদের ভূত্বকের একটি দ্বিমাত্রিক ফালি তৈরি করেছে, 1,000 কিলোমিটার লম্বা আর 80 কিলোমিটার গভীর, যার বাকি সবদিক থেকে সমসত্ত্ব পাথরে ছড়ানো আছে ফাঁকা ফাটল। তাঁরা এর পূর্বাভাসকে তুলনা করেছেন কৃত্রিম আঘাতের অ্যাপোলোর 13টি রেকর্ডের সঙ্গে: ব্যবহৃত রকেট-পর্যায় আর লুনার মডিউলের আরোহণ-পর্যায় (ascent stages), যেগুলো ইচ্ছাকৃতভাবে চাঁদে আছড়ে ফেলা হয়েছিল, এবং যাদের আঘাতের সময় ও স্থান নিখুঁতভাবে জানা। স্টেশনগুলো ছিল 2.2 থেকে 28 ডিগ্রি চাপ (degrees of arc) দূরে — চাঁদের কেন্দ্র থেকে দেখা আঘাতস্থল ও স্টেশনের মধ্যবর্তী কোণ হিসেবে মাপা একটি দূরত্ব।

একক ঢেউ-রেখার (wiggles) বদলে তাঁরা তুলনা করেছেন প্রতিটি রেকর্ডের সামগ্রিক আবরণী রেখা (envelope) — একটি ক্রমশ উত্থান, একটি চওড়া শিখর, একটি ধীর ক্ষয়, যা একে টাকুর (spindle) মতো দেখায়।

কাজটা করে প্রথম কিলোমিটার

• ওপরের কিলোমিটারে ফাটল কেন্দ্রীভূত থাকলে, সিমুলেট করা আবরণী রেখাগুলো দুটি প্রতিনিধিত্বমূলক রেকর্ডের সঙ্গে মেলে, সহসম্পর্ক (correlation) 0.90 ও 0.92 (একটি স্কোর, যা 1-এ পৌঁছায় যখন সিমুলেট করা ও রেকর্ড করা আবরণী রেখার আকার হুবহু এক)। ফাটলহীন একটি ভূত্বক দেয় মাত্র 0.56 ও 0.47।
• বারোটি রূপভেদ নির্দিষ্ট করে দেয় ফাটল কোথায় গুরুত্বপূর্ণ। 12 কিলোমিটার গভীর পর্যন্ত পৌঁছানো ফাটল ওপরের কিলোমিটারে সীমাবদ্ধ ফাটলের মতোই ভালো মেলে। কিন্তু সেই ওপরের কিলোমিটার থেকে ফাটলগুলো সরিয়ে দিন, আর সহসম্পর্ক নেমে যায় 0.4–0.5-এ।
• ফাটলের দৈর্ঘ্যও গুরুত্বপূর্ণ: 0.5 থেকে 2 কিলোমিটার দেয় প্রায় 0.85 সহসম্পর্ক, 4 কিলোমিটার মাত্র প্রায় 0.64। ফাটলগুলো সম্ভবত 2 কিলোমিটার বা তার চেয়ে ছোট।
• কেবল ফাটলের বেশ উঁচু ঘনত্বই কোডার আকার এবং তা কত দ্রুত মিলিয়ে যায় — দুটিই পুনরুৎপাদন করে: ওপরের কিলোমিটারটি ব্যাপকভাবে ফাটলধরা।

রেফারেন্স মডেলে 85টি ফাটল, প্রতিটি এক কিলোমিটার লম্বা আর 250 মিটার চওড়া, ফালিটির ওপরের কিলোমিটার জুড়ে ছড়ানো।

এরপর যা আসছে তার জন্য একটি হাতিয়ার

চান্দ্র রোভারের রাডার কয়েকশো মিটার পর্যন্ত স্তর খুঁটিয়ে দেখেছে, সাধারণত 500-এর কম। ভূকম্পীয় ফলাফলটি আরও গভীরে পৌঁছায়, প্রায় এক কিলোমিটার পর্যন্ত, এবং রাডার, মহাকর্ষ-মানচিত্র আর ফিরিয়ে আনা নমুনার পরিমাপকে যুক্ত করে।

মডেলটিকে উল্টো দিক থেকেও কাজে লাগানো যেতে পারে: ফাটলগুলো জানা হয়ে গেলে তাদের বাজনা হিসাব করে রেকর্ড থেকে বিয়োগ করা যেতে পারে, যাতে চাঁদের গভীর অভ্যন্তর থেকে আসা ক্ষীণ প্রতিফলনগুলো দেখা যায়। ভবিষ্যতের সিসমোমিটার — চাং’এ-7 (Chang’e-7) যানে, আর্টেমিসের (Artemis) সঙ্গে দক্ষিণ মেরুর কাছে, আর চাঁদের দূরবর্তী পিঠে (far side) — এটি পরীক্ষা করতে পারে। আর যে প্রকল্পগুলো চাঁদে কান পেতে মহাকর্ষ তরঙ্গ শনাক্ত করার আশা করে, তাদেরও হয়তো এই একই ফাটলগুলোকে হিসাবে ধরতে হবে।

মডেলটি এখনও একটি সরলীকরণ: একটি দ্বিমাত্রিক ফালি, ফাটলের চারপাশে সমসত্ত্ব পাথর। আসল ফাটলগুলো ত্রিমাত্রিক, একে অপরকে ছেদ করে, আর বসে থাকে এমন একটি ভূত্বকে, যা নিজেও অসম। কিন্তু এই নিরাভরণ সংস্করণটিও বাজে ঠিক চাঁদের মতো।