一种用于探测月震的新型地震传感器

在 1970 年代的阿波罗任务期间，几台地震仪被飞到月球，在那里他们收集了八年的月球地震震颤数据。数据显示，一些月球地震的威力相当于5级。

与地球不同，月球在构造上并不活跃。月球地震有不同的起源：有些是由地表温度变化导致的昼夜热差引起的，有些可能是由地球引力引起的，还有一些是由月球随着时间的推移缓慢冷却和收缩引起的。了解这些地震发生的方式、时间和地点对于规划月球任务至关重要，特别是如果要在月球表面建造月球基地等永久性结构。

一项新的研究表明，一种称为分布式声学传感（DAS）的新兴地震技术将能够以前所未有的精度测量月球地震。由于美国宇航局即将到来的阿尔忒弥斯任务计划重返月球，以部署新的地震传感器，该研究为使用DAS而不是传统地震仪提供了理由。

4月10日，一篇描述这项研究的论文发表在《地球与行星科学快报》（Earth and Planetary Science Letters）杂志上。

在过去的十年中，地球物理学教授詹忠文（PhD ’13）一直在开发DAS，它涉及通过光纤电缆发送激光，并测量激光在经历震动或震动时在整个电缆中的变化。通过这种方式，电缆充当了数百个独立地震仪的序列，使研究人员能够非常精确地测量地震。最近的一项研究表明，一条 100 公里长的电缆相当于 10,000 台地震仪。

由于月球上只有几个单独的地震仪彼此相距很远，月球地震的地震信号非常模糊，或者说是“嘈杂”的，就像在听一个充满静电的收音机一样。这是由于一种称为散射的现象，当地震波穿过月球表面的粉状上层时，地震波变得不那么清晰。拥有多个传感器——事实上，拥有数千个传感器，就像光纤电缆一样——将有助于澄清嘈杂的信号。

在这项由地球物理学博士后研究员翟秋实领导的新研究中，研究人员在南极洲部署了一条配备DAS技术的光缆。南极寒冷干燥的环境远离人类活动，是地球上最接近月球的类似物。DAS传感器足够灵敏，可以测量冰裂开和移动引起的微小震动，这表明它们将能够测量月震。

“在月球上使用 DAS 的另一个优点是，光缆在物理上对恶劣的月球环境具有很强的弹性：高辐射、极端温度和重尘埃，”翟说。

接下来的步骤是证明DAS可以在月球上可用的有限电力资源下运行，并进行更多的建模和分析，以了解小而遥远的地震可以被探测到。

这篇论文的标题是“评估分布式声学传感（DAS）用于月震探测的可行性”。翟是该研究的第一作者。除了翟和詹之外，合著者还有地球物理学研究教授Allen Husker，DAS科学家Ettore Biondi，前加州理工学院博士后学者Jiuxun Yin，前加州理工学院博士后学者Francesco Civilini和JPL的Luis Costa。资金由美国国家科学基金会、美国地质调查局、戈登和贝蒂摩尔基金会以及布劳恩信托基金提供。加州理工学院为美国宇航局管理喷气推进实验室。