Un número cada vez mayor de sismólogos está utilizando cables de fibra óptica para detectar ondas sísmicas en la Tierra, pero ¿cómo funcionaría esta tecnología en la Luna y qué nos diría sobre las capas profundas de nuestro vecino más cercano en el espacio?
En Cartas de investigación sismológica, Wenbo Wu del Instituto Oceanográfico Woods Hole y sus colegas exploran la idea de desplegar una red sísmica de fibra en la Luna y analizan algunos de los desafíos a superar.
También prueban esta red hipotética utilizando sismogramas artificiales creados a partir de datos recopilados por sismómetros colocados en la superficie de la luna por las misiones Apolo. Basándose en sus resultados, Wu y sus colegas dicen que una red sísmica de fibra podría identificar el tipo de ondas sísmicas que proporcionarían más información sobre la estructura profunda del núcleo de la luna.
Los cuatro sismómetros colocados en la Luna entre 1969 y 1976 por las misiones Apolo detectaron miles de eventos sísmicos durante siete años en la cara visible de la Luna. Estos eventos incluyeron terremotos lunares superficiales y profundos, así como impactos de meteoritos.
Sin embargo, los datos sísmicos del Apolo vinieron con algunas preguntas sin respuesta:¿Qué explica la misteriosa falta de terremotos detectados en la cara oculta de la Luna? ¿Y por qué los sismómetros del Apolo detectaron terremotos lunares que ocurrían entre 700 y 1.100 kilómetros por debajo de la superficie, a una profundidad en la Tierra donde el calor y la presión provocarían una deformación plástica en lugar de la rotura frágil de un terremoto?
Para responder a estas preguntas será necesario desplegar muchos más sismómetros en un entorno hostil para recopilar eventos sísmicos adicionales, una tarea para la cual las redes sísmicas de fibra son adecuadas, sugieren los investigadores.
Wu y sus colegas proponen utilizar la detección acústica distribuida, o DAS, para una red de luna nueva. DAS utiliza los pequeños defectos internos de una larga fibra óptica como sensores sísmicos. Un instrumento llamado interrogador en un extremo de la fibra envía pulsos láser a lo largo del cable que se reflejan en los defectos de la fibra y rebotan en el instrumento. Cuando la fibra se ve perturbada por la actividad sísmica, los investigadores pueden examinar los cambios en los pulsos reflejados para aprender más sobre las ondas sísmicas resultantes.
"Es un conjunto sísmico muy denso", dijo Wu. "Un cable puede proporcionarle miles de sensores individuales."
Uno de los mayores desafíos para la sismología lunar es el manto poroso y fracturado de escombros llamado regolito que cubre la superficie de la luna. Algunas de las primeras ondas sísmicas detectadas después de un terremoto lunar son dispersadas por esta capa, y la dispersión oscurece las ondas que llegan más tarde y que podrían proporcionar más información sobre las profundidades de la luna.
Los datos recopilados por los miles de sensores en una matriz DAS se pueden comparar en una técnica de procesamiento de señales llamada apilamiento de matrices, demuestran Wu y sus colegas. Esta técnica ayuda a separar "señales profundas ocultas en las ondas dispersas" y otras fuentes de ruido sísmico extraño, explicó Wu.
Cuando el equipo utilizó la técnica en los sismogramas artificiales, pudieron recuperar una fase de onda sísmica llamada ScS, que es una onda cortante u onda S que viaja desde el origen del terremoto hacia el núcleo de la luna antes de reflejarse en la superficie. /P>
Wu dijo que es importante realizar este tipo de experimentos antes de desplegar un conjunto de fibras real en la luna. "Antes de un lanzamiento deben realizarse simulaciones numéricas sólidas de la propagación de las ondas", afirmó. "Hacemos los deberes para descubrir si podemos obtener los datos y qué tipo de cosas podemos hacer con ellos".
Si los investigadores pueden encontrar formas de proporcionar energía y reparar una red sísmica de fibra lunar, el conjunto podría funcionar durante años, señaló Wu. "En la Tierra, si hay buena energía, podemos mantenerla funcionando durante décadas".
En el artículo, los investigadores sugieren que sería posible combinar DAS con otros programas lunares propuestos, como colocar un radiotelescopio, que ya necesitaría cables de fibra óptica para conectarse a una antena, en la cara oculta de la Luna.
"Si podemos combinar estos proyectos para ahorrar costos, eso realmente aumentaría las posibilidades de hacerlo realidad y tener el máximo impacto científico", afirmó Wu.
Más información: Wenbo Wu et al, Red sísmica de fibra en la Luna, Cartas de investigación sismológica (2024). DOI:10.1785/0220230067
Información de la revista: Cartas de investigación sismológica
Proporcionado por la Sociedad Sismológica de América
