Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN,
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Ferrara, Włochy
Redaktor Delty od roku 2011.
Księżyc ma masę około 1/80 masy Ziemi i jest od
niej oddalony o średnio 384 tys. km, czyli 60 razy tyle co promień Ziemi,
wynoszący średnio 6370 km. Przy zachowaniu proporcji układ Ziemia-Księżyc wygląda
mniej więcej tak:
o \(\boldsymbol{\cdot}\)
W odróżnieniu od Ziemi Księżyc nie wykazuje aktywności wulkanicznej ani
ruchomych płyt tektonicznych. Wiemy jednak, że struktura wewnętrzna Księżyca
jest niejednorodna; składa się on z geochemicznie odrębnej skorupy, płaszcza i jądra. Jądro jest niewielkie (promień około 350 km, przy promieniu Księżyca
1750 km), co oznacza, że jest dużo mniejsze niż na przykład ziemskie, które
zaczyna się około 2900 km pod powierzchnią (promień Ziemi to około 6350 km).
Struktura ta powstała w wyniku frakcyjnej krystalizacji oceanu magmy wkrótce po
uformowaniu się układu Ziemia-Księżyc, około 4,5 miliarda lat temu.
W latach 70. w ramach projektu Lunar Seismic Profiling Experiment (LSPE) astronauci misji Apollo 17 umieścili na Księżycu zestaw trzech sejsmometrów (geofonów). Zbierały one dane przez okres ośmiu miesięcy, od października 1976 roku do maja 1977 roku. Okazuje się, że mimo braku wyrafinowanej struktury wewnętrznej Księżyc wykazuje się wewnętrzną aktywnością. Bez atmosfery, która by go izolowała, Księżyc doświadcza drastycznych wahań temperatury, od 120\(^\circ\)C w księżycowe ,,południe” do \(-120^\circ\)C w nocy. Te ekstremalne wahania powodują, że powierzchnia Księżyca rozszerza się, gdy jest gorąco, i kurczy, gdy jest zimno, a ruch ten prowadzi do niewielkich wstrząsów i pęknięć zewnętrznych warstw, które prowadzą do termicznych trzęsień Księżyca.
Doba księżycowa jest równa miesiącowi synodycznemu, czyli okresowi pomiędzy kolejnymi pełniami Księżyca widzianymi z Ziemi, i wynosi około 29,5 ziemskiego dnia.
Dane LSPE zostały niedawno przeanalizowane przez geofizyków z Kalifornijskiego Instytutu Technicznego. Wyniki wskazują na to, że oprócz oczekiwanych termicznych trzęsień globu w danych znajdują się jeszcze dodatkowe, niespodziewane sygnały, które występują podczas księżycowych poranków. Niezwykle regularne – występujące co 5–6 minut przez okres paru godzin po wschodzie Słońca – minitrzęsienia są w istocie wynikiem rozgrzewania się w promieniach Słońca pozostałej na powierzchni części lądownika księżycowego, od której oddzielił się wracający na Ziemię statek z astronautami.
Zrozumienie aktywności księżycowej jest ważne, ponieważ w przeciągu kilku lat na powierzchni Księżyca wylądują astronauci w ramach misji Artemis, by ostatecznie założyć bazę księżycową. Termiczne trzęsienia księżyca, choć zbyt małe, aby mogły być odczuwalne, są istotne, ponieważ dostarczają wskazówek na temat procesów zachodzących na powierzchni Księżyca, w tym budowy kraterów i księżycowej ,,gleby”. To z kolei ma znaczenie dla planów umieszczania na Księżycu różnego typu aparatury badawczej, np. dużych teleskopów.
F. Civilini i in., ,,Thermal Moonquake Characterization and Cataloging Using Frequency-Based Algorithms and Stochastic Gradient Descent”, Journal of Geophysical Research: Planets (2023).