நிலா ஏன் இவ்வளவு நேரம் ஒலிக்கிறது

ஒரு நில அதிர்வு அலை நிலாவைக் கடக்கும்போது, அலை கடந்துவிட்டதும் சமிக்ஞை முடிந்துவிடுவதில்லை. அதைத் தொடர்ந்து அதிர்வுகளின் ஒரு நீண்ட வால் வருகிறது — கோடா (coda); நிலாவில் அது மணிக்கணக்கான நேரம் வரை நீடிக்கக்கூடும் — பூமியில் ஒத்த அளவுள்ள ஒரு நிலநடுக்கத்துக்குப் பிறகு இருப்பதை விட ஏறக்குறைய பத்து மடங்கு நீளம். நில அதிர்வியலாளர்களுக்கு அந்த ஒலிப்பு ஒரு தொல்லை: நிலாவின் உட்பகுதியை வெளிப்படுத்தக்கூடிய, ஆழமான அடுக்குகளிலிருந்து வரும் மங்கலான எதிரொலிகளை அது மூழ்கடித்துவிடுகிறது.

இதுவரையிலான வழக்கமான விளக்கம், தொடர்ச்சியான ஆனால் மிகவும் சீரற்ற ஒரு மேலோட்டில் நிகழும் வலுவான சிதறல் (scattering); அங்கே அலைகள் இடத்துக்கு இடம் வேகமெடுக்கின்றன, மெதுவாகின்றன. ஆனால் அந்தக் கருத்தின் மீது கட்டப்பட்ட உருவகப்படுத்தல்கள், யதார்த்தத்துக்கு ஒவ்வாத அளவுக்கு வலுவான வேறுபாடுகளுடன்கூட, Apollo நிலநடுக்கமானிகளின் பதிவுகளுடன் ஒருபோதும் பொருந்தவில்லை.

ஒருபோதும் ஆறாத விரிசல்கள்

Chinese Academy of Sciences, China University of Geosciences ஆகியவற்றைச் சேர்ந்த Lei Zhang, Jinhai Zhang மற்றும் சக ஆய்வாளர்கள் வேறொரு வழியைத் தேர்ந்தெடுத்தனர். நிலாவின் மேலோடு எங்கும் பிளவுகளால் துளைக்கப்பட்டுள்ளது: பல பில்லியன் ஆண்டுகால மோதல்கள், குளிர்ந்துவரும் நிலாவின் சுருக்கம், ஓதங்கள் (tides), எரிமலைச் செயல்பாடு ஆகிய அனைத்தும் அதை உடைத்துள்ளன. பூமியில், திரவங்கள் அத்தகைய விரிசல்களைப் படிப்படியாக ஆற்றிவிடுகின்றன. நிலாவில் நீர் இல்லை; எனவே அவை திறந்தே இருக்கின்றன — பாறையில் உள்ள வெற்று இடைவெளிகள்.

ஒரு வெற்று விரிசல், நில அதிர்வு அலைக்கு ஒரு சுவர்: எதுவும் அதன் வழியே கடப்பதில்லை. அலை முழுமையாக எதிரொளிக்கப்படுகிறது. ஒரே ஒரு விரிசல் இருந்தால், அலைமுகப்பின் (wavefront) ஒரு பகுதி பின்னோக்கித் திரும்புகிறது; மீதி இடையூறின்றித் தொடர்கிறது. பல விரிசல்கள் இருந்தால், அலைமுகப்பு சிதறடிக்கப்பட்டு சிக்கிக்கொள்கிறது; விரிசலிலிருந்து விரிசலுக்குத் துள்ளுகிறது; அதன் ஆற்றல் மெதுவாகக் கசிந்து வெளியேறுகிறது. ஆசிரியர்களின் கூற்றுப்படி, நிலாவின் நில அதிர்வு அலைகள் மீது இத்தகைய பிளவுகளின் விளைவு இதற்கு முன் ஒருபோதும் கருத்தில் கொள்ளப்படவில்லை.

Apollo மோதல்களை மீண்டும் இயக்குதல்

இந்தக் கருத்தைச் சோதிக்க, குழு நிலா மேலோட்டின் ஓர் இருபரிமாணத் துண்டை உருவாக்கியது: 1,000 கிலோமீட்டர் நீளம், 80 கிலோமீட்டர் ஆழம்; மற்றபடி சீரான பாறையில் வெற்று விரிசல்கள் தூவப்பட்டிருந்தன. அதன் கணிப்புகளைச் செயற்கை மோதல்களின் 13 Apollo பதிவுகளுடன் குழு ஒப்பிட்டது: பயன்படுத்தித் தீர்ந்த ராக்கெட் நிலைகளும், நிலவுக் கலங்களின் மேலேறும் பகுதிகளும் (ascent stages) வேண்டுமென்றே நிலாவில் மோதவிடப்பட்டன; அவற்றின் மோதல் நேரமும் இடமும் துல்லியமாகத் தெரியும். நிலையங்கள் 2.2 முதல் 28 வில் டிகிரி (degrees of arc) தொலைவில் இருந்தன.

தனித்தனி அலைவுகளை அல்லாமல், ஒவ்வொரு பதிவின் ஒட்டுமொத்த உறையை (envelope) அவர்கள் ஒப்பிட்டனர் — படிப்படியான ஓர் எழுச்சி, அகன்ற ஓர் உச்சம், மெதுவான ஒரு தணிவு; இவை அதை ஒரு நூற்புக் கதிர் (spindle) போலத் தோற்றமளிக்கச் செய்கின்றன.

முதல் கிலோமீட்டரே காரணம்

• விரிசல்கள் மேல் கிலோமீட்டரில் செறிந்திருக்கும்போது, உருவகப்படுத்தப்பட்ட உறைகள் இரண்டு பிரதிநிதித்துவப் பதிவுகளுடன் 0.90, 0.92 ஆகிய தொடர்புகளுடன் (correlations) பொருந்துகின்றன. விரிசல்கள் இல்லாத ஒரு மேலோடு 0.56, 0.47 மட்டுமே தருகிறது.
• பன்னிரண்டு மாறுபாடுகள், விரிசல்கள் எங்கே முக்கியம் என்பதைத் துல்லியமாகக் கண்டறிகின்றன. 12 கிலோமீட்டர் ஆழம் வரை செல்லும் விரிசல்கள், மேல் கிலோமீட்டருக்குள் அடங்கிய விரிசல்கள் அளவுக்கே நன்றாகப் பொருந்துகின்றன. ஆனால் அந்த மேல் கிலோமீட்டரிலிருந்து விரிசல்களை நீக்கினால், தொடர்பு 0.4–0.5 ஆகச் சரிகிறது.
• விரிசலின் நீளமும் முக்கியம்: 0.5 முதல் 2 கிலோமீட்டர் வரை ஏறக்குறைய 0.85 தொடர்புகளைத் தருகிறது; 4 கிலோமீட்டர் ஏறக்குறைய 0.64 மட்டுமே. விரிசல்கள் அநேகமாக 2 கிலோமீட்டர் அல்லது அதைவிடக் குறைவான நீளம் கொண்டவை.
• ஓரளவு அதிகமான விரிசல் அடர்த்தி மட்டுமே கோடாவின் வடிவத்தையும், அது எவ்வளவு வேகமாக மங்குகிறது என்பதையும் ஒருசேர மீளுருவாக்குகிறது: மேல் கிலோமீட்டர் கடுமையாகப் பிளவுபட்டுள்ளது.

மேற்கோள் மாதிரியில், ஒவ்வொன்றும் ஒரு கிலோமீட்டர் நீளமும் 250 மீட்டர் அகலமும் கொண்ட 85 விரிசல்கள், துண்டின் மேல் கிலோமீட்டர் முழுவதும் பரவியுள்ளன.

அடுத்து வருவதற்கான ஒரு கருவி

நிலா உலாவிகளில் (rovers) உள்ள ரேடார், சில நூறு மீட்டர் ஆழம் வரையிலான அடுக்குகளை ஆராய்ந்துள்ளது — பொதுவாக 500-க்கும் குறைவு. நில அதிர்வு முடிவு இன்னும் ஆழமாக, ஏறக்குறைய ஒரு கிலோமீட்டர் வரை செல்கிறது; ரேடார், ஈர்ப்பு வரைபடங்கள், பூமிக்குக் கொண்டுவரப்பட்ட மாதிரிகள் மீதான அளவீடுகள் ஆகியவற்றை இணைக்கிறது.

இந்த மாதிரியைத் தலைகீழாகவும் பயன்படுத்தலாம்: விரிசல்கள் தெரிந்துவிட்டால், அவற்றின் ஒலிப்பைக் கணக்கிட்டுப் பதிவுகளிலிருந்து கழித்துவிடலாம்; அப்போது நிலாவின் ஆழமான உட்பகுதியிலிருந்து வரும் மங்கலான எதிரொளிப்புகள் வெளிப்படும். எதிர்கால நிலநடுக்கமானிகள் — Chang’e-7-இல், Artemis உடன் தென் துருவத்துக்கு அருகே, நிலாவின் மறுபக்கத்தில் — இதைச் சோதிக்கலாம். நிலாவுக்குச் செவிமடுத்து ஈர்ப்பு அலைகளைக் கண்டறிய நம்பும் திட்டங்களும் இதே விரிசல்களைக் கணக்கில் கொள்ள வேண்டியிருக்கலாம்.

இந்த மாதிரி இன்னும் ஓர் எளிமைப்படுத்தலே: ஓர் இருபரிமாணத் துண்டு, விரிசல்களைச் சுற்றிச் சீரான பாறை. உண்மையான விரிசல்கள் முப்பரிமாணமானவை, ஒன்றையொன்று வெட்டுகின்றன, தானும் சீரற்றதாக உள்ள ஒரு மேலோட்டில் அமைந்துள்ளன. ஆனால் இந்த வெறுமையான வடிவம்கூட நிலாவைப் போலவே ஒலிக்கிறது.