चंद्र इतका दीर्घकाळ का निनादत राहतो

जेव्हा एखादी भूकंपीय लहर चंद्र पार करते, तेव्हा ती लहर निघून गेल्यावर संकेत संपत नाही. त्यामागे कंपनांचे एक लांब शेपूट येते, कोडा (coda), जे चंद्रावर काही तासांपर्यंत टिकू शकते — तेवढ्याच तीव्रतेच्या (magnitude) भूकंपानंतरच्या तुलनेत सुमारे दहापट अधिक काळ. भूकंपशास्त्रज्ञांसाठी हा निनाद त्रासदायक आहे: चंद्राचा अंतर्भाग उलगडून दाखवू शकणारे, खोल थरांकडून येणारे क्षीण प्रतिध्वनी त्यात बुडून जातात.

आतापर्यंतचे नेहमीचे स्पष्टीकरण होते ते सलग पण अतिशय विषम कवचात होणारे तीव्र प्रकीर्णन (scattering), जिथे लहरी ठिकठिकाणी वेग घेतात आणि मंदावतात. पण या कल्पनेवर उभारलेली सिम्युलेशन Apollo भूकंपमापकांच्या नोंदींशी कधीच जुळली नाहीत, अवास्तव तीव्र विरोधाभास (contrasts) वापरूनही.

कधीही न भरणाऱ्या भेगा

चायनीज ॲकॅडमी ऑफ सायन्सेस आणि चायना युनिव्हर्सिटी ऑफ जिओसायन्सेस येथील Lei Zhang, Jinhai Zhang आणि सहकाऱ्यांनी वेगळा मार्ग स्वीकारला. चांद्र कवच भेगांनी (fractures) चाळणीसारखे झाले आहे: अब्जावधी वर्षांचे आघात, थंड होणाऱ्या चंद्राचे आकुंचन, भरतीबले आणि ज्वालामुखीय हालचाली या सर्वांनी ते फोडले आहे. पृथ्वीवर द्रव अशा भेगा हळूहळू भरून काढतात. चंद्रावर पाणी नाही, त्यामुळे त्या उघड्याच राहतात — खडकातील रिकाम्या फटी.

रिकामी भेग भूकंपीय लहरीसाठी भिंत ठरते: तिच्यातून काहीच पार होत नाही. लहर पूर्णपणे परावर्तित होते. एका भेगेमुळे तरंगाग्राचा (wavefront) काही भाग परत फिरतो, तर उरलेला भाग बिनबाधा पुढे जातो. अनेक भेगा असल्या की तरंगाग्र छिन्नविछिन्न होते आणि अडकून राहते, एका भेगेवरून दुसऱ्या भेगेवर आपटत राहते, आणि त्याची ऊर्जा हळूहळू बाहेर झिरपते. लेखकांच्या मते, चांद्र भूकंपीय लहरींवर अशा भेगांचा होणारा परिणाम यापूर्वी कधीच विचारात घेतला गेला नव्हता.

Apollo चे आघात पुन्हा उभे करताना

ही कल्पना तपासण्यासाठी, पथकाने चांद्र कवचाचा एक द्विमितीय छेद (slice) तयार केला, 1,000 किलोमीटर लांब आणि 80 किलोमीटर खोल, ज्यात एरवी एकसमान असलेल्या खडकात रिकाम्या भेगा विखुरलेल्या होत्या. त्यांनी त्याच्या अनुमानांची तुलना कृत्रिम आघातांच्या Apollo च्या 13 नोंदींशी केली: वापरून झालेले रॉकेटचे टप्पे आणि चांद्र मॉड्यूलचे आरोहण टप्पे (ascent stages), जे जाणूनबुजून चंद्रावर आदळवले गेले, आणि ज्यांच्या आघाताची वेळ व ठिकाण नेमके ज्ञात आहे. स्थानके 2.2 ते 28 अंश कंसीय अंतरावर (degrees of arc) होती.

एकेका हेलकाव्याऐवजी, त्यांनी प्रत्येक नोंदीच्या एकूण आवरणाची (envelope) तुलना केली — हळूहळू होणारी वाढ, एक रुंद शिखर, आणि सावकाश घट, ज्यामुळे ती नोंद एखाद्या चात्यासारखी (spindle) दिसते.

पहिला किलोमीटरच कारणीभूत

• भेगा वरच्या किलोमीटरमध्ये एकवटलेल्या असताना, सिम्युलेट केलेली आवरणे दोन प्रातिनिधिक नोंदींशी 0.90 आणि 0.92 इतक्या सहसंबंधाने (correlations) जुळतात. भेगा नसलेले कवच केवळ 0.56 आणि 0.47 देते.
• बारा प्रकारांतरे (variants) भेगा नेमक्या कुठे महत्त्वाच्या ठरतात हे निश्चित करतात. 12 किलोमीटर खोलीपर्यंत पोहोचणाऱ्या भेगा, केवळ वरच्या किलोमीटरपुरत्या मर्यादित भेगांइतक्याच चांगल्या जुळतात. पण त्या वरच्या किलोमीटरमधून भेगा काढून टाकल्या, तर सहसंबंध 0.4–0.5 पर्यंत घसरतो.
• भेगांची लांबीही महत्त्वाची आहे: 0.5 ते 2 किलोमीटर लांबीमुळे सुमारे 0.85 सहसंबंध मिळतो, तर 4 किलोमीटरमुळे केवळ सुमारे 0.64. भेगा बहुधा 2 किलोमीटर किंवा त्याहून कमी लांब आहेत.
• भेगांची बऱ्यापैकी जास्त घनताच कोडाचा आकार आणि तो किती वेगाने ओसरतो हे दोन्ही पुन्हा निर्माण करते: वरचा किलोमीटर मोठ्या प्रमाणात भेगाळलेला आहे.

संदर्भ प्रारूपात (reference model), प्रत्येकी एक किलोमीटर लांब आणि 250 मीटर रुंद अशा 85 भेगा छेदाच्या वरच्या किलोमीटरभर पसरलेल्या आहेत.

पुढील कामासाठी एक साधन

चांद्र रोव्हरवरील रडारने काही शे मीटर खोलीपर्यंतच्या थरांचा वेध घेतला आहे, सामान्यतः 500 पेक्षा कमी. भूकंपीय निष्कर्ष अधिक खोल, सुमारे एक किलोमीटरपर्यंत पोहोचतो, आणि रडार, गुरुत्व नकाशे आणि पृथ्वीवर परत आणलेल्या नमुन्यांवरील मोजमापे यांना जोडतो.

हे प्रारूप उलट दिशेनेही वापरता येईल: भेगा एकदा ज्ञात झाल्या की त्यांचा निनाद गणनेने काढून नोंदींमधून वजा करता येईल, ज्यामुळे चंद्राच्या खोल अंतर्भागातून येणारी क्षीण परावर्तने दिसू लागतील. भविष्यातील भूकंपमापक — Chang’e-7 वर, Artemis सोबत दक्षिण ध्रुवाजवळ, आणि चंद्राच्या पलीकडच्या बाजूवर (far side) — याची चाचणी घेऊ शकतील. आणि चंद्राचा कानोसा घेऊन गुरुत्वीय लहरी शोधण्याची आशा बाळगणाऱ्या प्रकल्पांनाही याच भेगा विचारात घ्याव्या लागतील.

हे प्रारूप अजूनही एक सरलीकरणच आहे: एक द्विमितीय छेद, भेगांभोवती एकसमान खडक. खऱ्या भेगा त्रिमितीय असतात, एकमेकींना छेदतात, आणि अशा कवचात असतात जे स्वतःही विषम आहे. पण ही साधी आवृत्तीसुद्धा चंद्रासारखीच निनादते.