Um número crescente de sismólogos está a utilizar cabos de fibra óptica para detectar ondas sísmicas na Terra – mas como se sairia esta tecnologia na Lua e o que nos diria sobre as camadas profundas do nosso vizinho mais próximo no espaço?



Em Cartas de Pesquisa Sismológica, Wenbo Wu, do Instituto Oceanográfico Woods Hole, e colegas exploram a ideia de implantar uma rede sísmica de fibra na Lua, discutindo alguns dos desafios a superar.

Eles também testam esta rede hipotética usando sismogramas artificiais criados a partir de dados coletados por sismógrafos colocados na superfície da Lua pelas missões Apollo. Com base nos seus resultados, Wu e colegas dizem que uma rede sísmica de fibra poderia identificar o tipo de ondas sísmicas que forneceriam mais informações sobre a estrutura central profunda da lua.

Os quatro sismógrafos colocados na Lua entre 1969 e 1976 pelas missões Apollo detectaram milhares de eventos sísmicos durante sete anos no lado próximo da Lua. Esses eventos incluíram terremotos lunares superficiais e profundos, bem como impactos de meteoritos.

No entanto, os dados sísmicos da Apollo trouxeram algumas perguntas sem resposta:o que explica a misteriosa falta de terremotos lunares detectados no outro lado da lua? E porque é que os sismógrafos Apollo detectaram terramotos lunares que ocorrem entre 700 e 1.100 quilómetros abaixo da superfície, numa profundidade na Terra onde o calor e a pressão levariam à deformação plástica em vez da quebra frágil de um terramoto?

Responder a estas questões exigirá muito mais sismógrafos implantados num ambiente hostil para recolher eventos sísmicos adicionais, uma tarefa para a qual as redes sísmicas de fibra são adequadas, sugerem os investigadores.

Wu e colegas propõem o uso de Sensoriamento Acústico Distribuído, ou DAS, para uma rede de lua nova. O DAS usa pequenas falhas internas em uma longa fibra óptica como sensores sísmicos. Um instrumento chamado interrogador em uma extremidade da fibra envia pulsos de laser pelo cabo que são refletidos nas falhas da fibra e devolvidos ao instrumento. Quando a fibra é perturbada pela atividade sísmica, os pesquisadores podem examinar as mudanças nos pulsos refletidos para aprender mais sobre as ondas sísmicas resultantes.

“É um conjunto sísmico muito denso”, disse Wu. "Um cabo pode fornecer milhares de sensores individuais."

Um dos maiores desafios para a sismologia lunar é a manta de entulho porosa e fraturada chamada regolito que cobre a superfície da lua. Algumas das primeiras ondas sísmicas detectadas após um terremoto lunar são espalhadas por esta camada, e a dispersão obscurece as ondas que chegam mais tarde e que poderiam fornecer mais informações sobre as profundezas da lua.

Os dados coletados pelos milhares de sensores em um array DAS podem ser comparados em uma técnica de processamento de sinal chamada empilhamento de array, demonstram Wu e colegas. Esta técnica ajuda a separar “sinais profundos escondidos nas ondas espalhadas” e outras fontes de ruído sísmico estranho, explicou Wu.

Quando a equipe usou a técnica nos sismogramas artificiais, eles conseguiram recuperar uma fase de onda sísmica chamada ScS, que é um cisalhamento ou onda S que viaja desde a origem do terremoto em direção ao núcleo da lua antes de ser refletida até a superfície.

Wu disse que é importante realizar esse tipo de experimento antes de implantar um conjunto de fibra real na Lua. “Antes de um lançamento, deve haver simulações numéricas robustas da propagação das ondas”, disse ele. “Fazemos o trabalho de casa para descobrir se podemos obter os dados e que tipo de coisas podemos fazer com eles”.

Se os pesquisadores conseguirem encontrar maneiras de fornecer energia e reparos a uma rede sísmica de fibra lunar, a rede poderá operar por anos, observou Wu. "Na Terra, se a energia estiver boa, podemos mantê-la funcionando por décadas."

No artigo, os pesquisadores sugerem que seria possível combinar o DAS com outros programas lunares propostos, como a colocação de um radiotelescópio, que já precisaria de cabos de fibra óptica para se conectar a uma antena, no outro lado da Lua.

“Se pudermos combinar estes projetos para economizar custos, isso realmente aumentaria a chance de que isso acontecesse e tivesse o máximo impacto científico”, disse Wu.

Mais informações: Wenbo Wu et al, Rede Sísmica de Fibra na Lua, Cartas de Pesquisa Sismológica (2024). DOI:10.1785/0220230067
Informações do diário: Cartas de Pesquisa Sismológica

Fornecido pela Sociedade Sismológica da América