Инженеры Лаборатории реактивного движения NASA создали и испытали способ регистрации подземных толчков при помощи устройств на воздушных шарах. Такой же метод могут использовать будущие аппараты для изучения внутренней структуры Венеры, располагаясь в относительно безопасных верхних слоях ее атмосферы. Установить долговременные сейсмометры на поверхности этой планеты пока невозможно.
Серию экспериментов специалисты JPLБыли проведены ещё в 2019 году, но обработка результатов заняла длительное время. Недавно вышла научная работа с описанием метода и анализом полученных данных. опубликовали в журнале Geophysical Research Letters.
Подземные толчки создают колебания воздуха, которые аппараты могут регистрировать. В теории это возможно, но до недавнего времени экспериментально не проверялось. На Земле множество сейсмометров распределено по всей поверхности, в то время как на других небесных телах такой возможности нет.
Американская Лаборатория реактивного движения (JPLСоздана сравнительно простая установка для экспериментального подтверждения возможности регистрации землетрясений данным методом. Представляет собой компактный блок аппаратуры с высокочувствительным барометром. Проходя мимо него, акустические волны вызывают небольшой скачок давления воздуха, который регистрирует прибор.
Инженеры испытывают разработку в реальных условиях. JPLВ июле 2019 года вблизи города Риджкрест в штате Калифорния произошла серия мощных землетрясений между четвертым и шестым числом. После этого примерно десять тысяч афтершоков наблюдались на протяжении полутора месяцев. Блоки аппаратуры с барометрами разместили на четырех воздушных шарах типа «гелитроп».
Воздушные шары запускаются утром и поднимаются ввысь благодаря нагреванию газа солнцем. К ночи, когда температура баллонов снижается, шар возвращается с высоты 18-24 километров на землю. Ученым улыбнулась удача 22 июля: афтершок магнитудой 4,2 зафиксировали приборы двух шаров. На одном из них соотношение сигнал-шум оказалось слишком плохим, поэтому данные признали недостоверными.
Второй барометр четко зарегистрировал волну инфразвука, которая достигла его через 32 секунды после землетрясения в 80 километрах. Шар тогда находился на высоте около 4,8 километра. Это стало первым случаем регистрации подземных толчков с аэростата. Для понимания достижения ученым потребовалось несколько месяцев анализа данных барометра и сопоставления их с показаниями наземных сейсмометров с помощью ПО.
Однако по этим данным эксперты NASAРазработка новых продвинутых моделей позволит создать приборы воздушного базирования для регистрации сейсмических колебаний как на Земле, так и на других планетах с плотной атмосферой.
Важность сейсмометров
Ученые изучают внутреннее устройство нашей планеты с помощью анализа данных сейсмометров. Распространение волн в недрах Земли позволяет составить картину ее строения. Подобные эксперименты проведены не только на Земле, но и на Луне и Марсе. Сравнение строения разных планет и спутников дает более полное представление об эволюции таких объектов и устройстве мира.
Венера представляет собой планету с высокими температурами: более 460 градусов Цельсия, что соответствует плавлению свинца. Давление на ее поверхности в 92 раза превышает земное; это приводит к эрозии скал и переносу мелких камней ветром. В таких экстремальных условиях ни один зонд не проработал дольше двух часов. Для осуществления полноценных сейсмических наблюдений датчик должен функционировать несколько месяцев, а наилучшим сценарием — годы.
Разрабатываемая Лабораторией реактивного движения альтернатива выглядит заманчиво. Аэростаты уже испытывали в советских миссиях аппаратов серии «Вега» на Венере. Каждый из них на этапе спуска через атмосферу выпускал два зонда, представлявших собой воздушные шары с набором научного оборудования под ними. Эти аэростаты дрейфовали в венерианской атмосфере на протяжении 46 часов на высоте около 54 километров.
В данном регионе условия почти такие же, как на Земле: давление примерно половина земного, а температура варьируется от 27 до 43 градусов. Представляется возможным разместить здесь долговечный исследовательский зонд, закреплённый за аэростатом. Первый подобный аппарат был отправлен на Венеру. NASAПредполагается запуск в 2030 году в рамках миссии. DAVINCI+Неизвестно, будут ли на него устанавливать барометры.
С позиции регистрации землетрясений инструментами, основанными на атмосфере, Венера предпочтительнее Земли. Вычисления инженеров… JPLИсследования демонстрируют, что на второй планете от Солнца инфразвуковые волны будут распространяться не менее чем в 60 раз эффективнее, чем в земном воздухе. Это значит, что даже аппарат, находящийся на высоте порядка 50-60 километров, может зафиксировать сейсмические колебания. Это даст учёным возможность лучше понять загадочную внутреннюю структуру Венеры, о которой у человечества до сих пор катастрофически мало сведений.