AY NEDEN BU KADAR UZUN SÜRE ÇINLIYOR

Bir sismik dalga Ay’ı kat ettiğinde, sinyal dalga geçip gidince bitmez. Ardından uzun bir titreşim kuyruğu, koda (coda) gelir; Ay’da bu kuyruk saatlere varan bir süre devam edebilir — benzer büyüklükteki bir depremin ardından görülenin yaklaşık on katı. Sismologlar için bu çınlama baş belasıdır: Ay’ın içini ortaya çıkaracak derin katmanlardan gelen zayıf yankıları boğar.

Olağan açıklama, sürekli ama çok düzensiz bir kabukta, dalgaların yer yer hızlanıp yavaşladığı güçlü saçılmaydı. Ancak bu fikre dayanan simülasyonlar, gerçekçi olmayan ölçüde güçlü karşıtlıklarla bile Apollo sismometrelerinin kayıtlarıyla hiçbir zaman örtüşmedi.

Hiç kapanmayan çatlaklar

Çin Bilimler Akademisi ve Çin Yerbilimleri Üniversitesi’nden Lei Zhang, Jinhai Zhang ve meslektaşları başka bir yol izledi. Ay kabuğu kırıklarla delik deşiktir: milyarlarca yıllık çarpmalar, soğuyan Ay’ın büzülmesi, gelgitler ve volkanik etkinlik onu paramparça etmiştir. Dünya’da akışkanlar bu tür çatlakları yavaş yavaş onarır. Ay’da ise su yoktur, bu yüzden çatlaklar açık kalır — kayanın içinde boş aralıklar.

Boş bir çatlak, sismik bir dalga için bir duvardır: içinden hiçbir şey geçmez. Dalga tamamen yansır. Tek bir çatlakla dalga cephesinin bir kısmı geri sekerken geri kalanı etkilenmeden yoluna devam eder. Çok sayıda çatlakla dalga cephesi parçalanır ve hapsolur; çatlaktan çatlağa seker ve enerjisi yavaşça dışarı sızar. Yazarlara göre bu tür kırıkların Ay’daki sismik dalgalar üzerindeki etkisi daha önce hiç ele alınmamıştı.

Apollo’nun çarpmalarını yeniden oynatmak

Fikri sınamak için ekip, Ay kabuğunun 1.000 kilometre uzunluğunda ve 80 kilometre derinliğinde iki boyutlu bir dilimini kurdu; dilimde, onun dışında tekdüze olan kayanın içine boş çatlaklar serpiştirilmişti. Modelin öngörülerini yapay çarpmalara ait 13 Apollo kaydıyla karşılaştırdılar: bunlar, çarpma zamanı ve yeri tam olarak bilinen, Ay’a bilerek düşürülmüş kullanılmış roket kademeleri ve Ay modülü yükselme kademeleriydi. İstasyonlar 2,2 ile 28 yay derecesi uzaklıktaydı.

Tek tek dalgalanmalar yerine her kaydın genel zarfını (envelope) karşılaştırdılar — kademeli bir yükseliş, geniş bir tepe ve yavaş bir sönüm; bunlar kayda bir iğ görünümü verir.

İşi ilk kilometre görüyor

Çatlaklar en üstteki kilometrede yoğunlaştığında, simüle edilen zarflar iki temsili kayıtla 0,90 ve 0,92 korelasyonla örtüşüyor. Çatlaksız bir kabuk yalnızca 0,56 ve 0,47 veriyor.
On iki model varyantı çatlakların nerede önemli olduğunu belirliyor. 12 kilometre derinliğe uzanan çatlaklar, en üstteki kilometreyle sınırlı çatlaklar kadar iyi uyuyor. Ama çatlakları o en üstteki kilometreden kaldırın, korelasyon 0,4–0,5’e düşer.
Çatlak uzunluğu da önemli: 0,5 ile 2 kilometre 0,85 civarında korelasyonlar verirken, 4 kilometre yalnızca yaklaşık 0,64 veriyor. Çatlaklar büyük olasılıkla 2 kilometre ya da daha kısa.
Kodanın hem biçimini hem de ne kadar hızlı söndüğünü yalnızca oldukça yüksek bir çatlak yoğunluğu yeniden üretiyor: en üstteki kilometre yoğun biçimde kırıklı.

Referans modelde, her biri bir kilometre uzunluğunda ve 250 metre genişliğinde 85 çatlak, dilimin en üstteki kilometresine dağılmış durumda.

Sonrası için bir araç

Ay keşif araçlarındaki radarlar, katmanları birkaç yüz metre derinliğe kadar, çoğunlukla 500 metreden az bir derinliğe kadar yokladı. Sismik sonuç daha derine, yaklaşık bir kilometreye ulaşıyor ve radarı, kütleçekim haritalarını ve Dünya’ya getirilen örnekler üzerindeki ölçümleri birbirine bağlıyor.

Model tersine de çevrilebilir: çatlaklar bilindiğinde onların çınlaması hesaplanıp kayıtlardan çıkarılabilir; böylece Ay’ın derin iç kesimlerinden gelen zayıf yansımalar görünür hale gelir. Gelecekteki sismometreler — Chang’e-7’de, Artemis ile güney kutbunun yakınında ve uzak yüzde — bunu sınayabilir. Ay’ı dinleyerek kütleçekim dalgalarını saptamayı umut eden projeler de aynı çatlakları hesaba katmak zorunda kalabilir.

Model hâlâ bir basitleştirme: iki boyutlu bir dilim, çatlakların çevresinde tekdüze kaya. Gerçek çatlaklar üç boyutludur, birbirini keser ve kendisi de düzensiz olan bir kabuğun içinde yer alır. Ama bu yalın haliyle bile model Ay gibi çınlıyor.