Ao contrário da Terra, a Lua não é tectonicamente ativa. Os terremotos lunares têm origens diferentes: alguns são causados por diferenças térmicas entre o dia e a noite à medida que a temperatura da superfície varia, outros que ocorrem mais profundamente podem ser causados pela atração gravitacional da Terra e outros ainda são causados pelo resfriamento e contração lentos da Lua ao longo do tempo. Compreender como, quando e onde estes terramotos ocorrem é fundamental para o planeamento de missões à Lua, especialmente se estruturas permanentes como uma base lunar forem construídas na sua superfície.

Um novo estudo demonstra que uma nova tecnologia sismológica emergente chamada detecção acústica distribuída (DAS) seria capaz de medir terremotos lunares com uma precisão sem precedentes. Como as próximas missões Artemis da NASA planeiam regressar à Lua para, entre outros objetivos de investigação, implantar novos sensores sísmicos, o estudo defende a utilização de DAS em vez de sismógrafos convencionais.

Um artigo descrevendo a pesquisa será publicado em 10 de abril na revista Earth and Planetary Science Letters.

Na última década, o professor de geofísica Zhongwen Zhan (PhD '13) vem desenvolvendo o DAS, que envolve o envio de lasers através de um cabo de fibra óptica e a medição de como a luz do laser muda ao longo do cabo à medida que ele sofre tremores ou tremores. Desta forma, o cabo funciona como uma sequência de centenas de sismógrafos individuais, permitindo aos investigadores medir os sismos com muita precisão. Um estudo recente mostrou que um trecho de cabo de 100 quilômetros poderia funcionar como o equivalente a 10 mil sismógrafos.

Com apenas alguns sismógrafos individuais distantes uns dos outros na Lua, os sinais sísmicos dos terremotos lunares são bastante confusos, ou “ruidosos”, como ouvir um rádio cheio de estática. Isto se deve a um fenômeno chamado espalhamento, onde as ondas sísmicas se tornam menos claras quando viajam através da camada pulverulenta superior da superfície da Lua. Ter vários sensores – na verdade, ter milhares, como um cabo de fibra óptica poderia fornecer – ajudaria a esclarecer um sinal ruidoso.

No novo estudo, liderado por Qiushi Zhai, pesquisador associado de pós-doutorado em geofísica, os pesquisadores implantaram um cabo de fibra óptica equipado com tecnologia DAS na Antártica. O ambiente gelado e seco do Pólo Sul, longe das atividades humanas, é o análogo mais próximo da Lua na Terra. Os sensores DAS eram sensíveis o suficiente para medir o pequeno tremor causado pela quebra e movimento do gelo, sugerindo que seriam capazes de medir terremotos lunares.

“Outra vantagem de usar DAS na Lua é que um cabo de fibra óptica é fisicamente bastante resistente ao severo ambiente lunar: alta radiação, temperaturas extremas e poeira pesada”, diz Zhai.

Os próximos passos são demonstrar que o DAS pode operar com os recursos energéticos limitados disponíveis na Lua e realizar mais modelagens e análises para compreender como os terremotos pequenos e distantes podem ser e ainda assim serem detectáveis.

O artigo é intitulado “ Avaliando a viabilidade do sensoriamento acústico distribuído (DAS) para detecção de terremotos lunares ”. Zhai é o primeiro autor do estudo. Além de Zhai e Zhan, os coautores são o professor pesquisador de geofísica Allen Husker, o cientista do DAS Ettore Biondi, o ex-bolsista de pós-doutorado da Caltech Jiuxun Yin, o ex-bolsista de pós-doutorado da Caltech Francesco Civilini e Luis Costa do JPL. O financiamento foi fornecido pela National Science Foundation, pelo USGS, pela Gordon and Betty Moore Foundation e pelo Braun Trust. Caltech gerencia JPL para NASA.