La sonda della NASA che è atterrata su Marte all’inizio di questa settimana ha portato con se un sismometro ad alta sensibilità per misurare i movimenti sismici del Pianeta Rosso. Ma poiché sembra che in questo momenti ci si debba espandere a livello scientifico anche su quello che sappiamo della sismologia non del nostro Pianeta, i ricercatori sono rimasti colpiti dai dati di una fonte molto più antica: i sismometri che sono stati appoggiati sulla luna quasi 50 anni fa.

Gli astronauti dell’Apollo posarono il primo di questi strumenti nel 1969 sul Mare della Tranquillità, una grande pianura lunare formata da antiche eruzioni vulcaniche. Questi sismometri hanno inviato segnali sulla Terra fino al 1977. Ora Ceri Nunn, un sismologo del Jet Propulsion Laboratory della NASA , sta lavorando con i colleghi per raccogliere e pulire i dati vecchi di decenni.

L’idea è quella di raccogliere questo tesoro di informazioni, che è inciso su 10.000 nastri magnetici in bobine a sette tracce, e trasformarlo in un formato facilmente scaricabile e di facile utilizzo per la ricerca. Attualmente, le copie di molti dei nastri sono accessibili tramite il sito web dell’agenzia spaziale giapponese JAXA . Gli originali sono conservati presso il National Space Science Data Center nel Maryland, anche se alcuni sono presso l’Università del Texas, e alcuni potrebbero non essere mai stati archiviati.

Gli strumenti hanno registrato segnali che mostrano tremore profondo e superficiale, impatti di meteoriti e razzi arrivati sulla luna. “Questi dati dovrebbero essere preservati affinché tutti possano utilizzarli in futuro”, afferma Nunn.

E’ già un miracolo che siano rimasti intatti per così tanto tempo e i ricercatori continuano a prendere spunto da questi dati, ad esempio, mettendo in evidenza gli eventi sismici lunari registrati che giacevano in sospeso nei dati, invisibili da decenni.

 Foto: NASAIl primo sismogramma lunare registrato dal sismometro Apollo 11 posto da Buzz Aldrin sul Mare della Tranquillità. Con lo strumento acceso che sta registrando, in fase di test, Aldrin riceve un messaggio dalla Terra che gli dice di fare rumore con il piede e poi lo strumento registra i suoi passi allontanarsi.

“I segnali registrati sulla luna non assomigliavano a quelli dei terremoti o delle esplosioni  che avvengono sulla Terra”, scrive Nakamura in un capitolo dello studio sulla sismologia extraterrestre . La quiete della luna dava ai sismometri dell’Apollo una voce singolare, assente del forte rumore di fondo proveniente dagli oceani, dall’atmosfera e dagli abitanti della Terra. Le onde sismiche lunari si propagano a lungo, lentamente come se emanassero da un gong. Ma alla fine, di fronte al deterioramento della batteria e alla carenza di budget, gli strumenti si sono fermati e hanno smesso di registrarli.

Le missioni Apollo hanno creato una vasta gamma di esperimenti sismici. Yosio Nakamura , la cui lunga carriera in sismologia segue la storia degli sforzi Apollo, ha detto in un’intervista a IEEE Spectrum che è stata la più lunga e migliore di sole tre occasioni di raccolta di dati sismici dalla superficie di un corpo extraterrestre. Le altre rilevazioni hanno coinvolto le sonde Viking che hanno viaggiato su Marte alla fine degli anni ’70 e le misurazioni molto brevi fatte dalle missioni sovietiche di Venera a Venere nel 1982.

Nakamura ricorda vividamente di aver spostato una grande fetta dei dati lunari nel 1992 dalle bobine a sette tracce originali, alle videocassette da 8 millimetri.

Infatti, Nakamura ei suoi colleghi hanno appena terminato un processo lungo un anno di estrazione e formattazione di tali dati, creando un catalogo digitale delle migliaia di rapporti scientifici e ingegneristici corrispondenti agli strumenti. Con questo genere di dati, si potrà rispondere alle domande su come è l’interno della luna e come si sia formato e sviluppato. “Ci sono informazioni preziose ancora nascoste, in attesa di essere estratte”, dice.

In effetti, gli esperimenti originali continuano a produrre risultati, poiché i sismologi usano strumenti all’avanguardia per riesaminare questi impulsi lunari. I ricercatori dell’Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare , a Göttingen, in Germania, e del Marshall Space Flight Center della NASA, hanno utilizzato algoritmi di riconoscimento del modello sui dati dell’Apollo per segnalare potenziali eventi sismici per nuove analisi.

Brigitte Knapmeyer-Endrun, sismologo planetario dell’Università di Colonia, in Germania, ha detto che i team sono alla ricerca di modelli di ampiezza e frequenze che segnalino l’attività sismica: in questo caso, costruendo modelli personalizzati con software di riconoscimento vocale. È possibile, da queste forme d’onda, dedurre le probabilità che possa accadere qualcosa di significativo, e quindi dare uno sguardo più da vicino. Questo tipo di interpolazione può scoprire nuove informazioni. Nunn sta anche tentando di utilizzare l’interpolazione per correggere i blip nei dati sismologici, dove gli errori possono influenzare il conteggio dei frame, i timestamp e i record di dati.

Renee Weber e i colleghi di Marshall hanno eseguito un’analisi utilizzando filtri di polarizzazione, che possono aiutare i ricercatori a capire da quale direzione arrivano le onde sismiche, per migliorare il rapporto segnale / rumore nei sismogrammi lunari Apollo. I loro risultati suggeriscono che la luna ha un nucleo interno solido circondato da uno strato esterno più fluido.

Nunn ei suoi colleghi stanno ora cercando di mettere i dati dell’Apollo in un formato scaricabile che i sismologi usano comunemente chiamato SEED , che memorizza informazioni sulla traccia (o ampiezza) del segnale e sulla frequenza di campionamento. “Vogliamo rendere più facile per utilizzarli in futuro per nuovi studi”, dice Nunn.

Per farlo, devono essere in grado di far comprendere come correggere le anomalie contenute negli esperimenti di lunga data. Ciò include cose come le variazioni di tempo tra la Luna e la Terra, che hanno reso un segnale a volte irregolare, così come le variazioni di temperatura giornaliere. Per complicare ulteriormente le cose, i dati di volta in volta mostrano anche strani picchi digitali causati da “bit swap” in cui, durante il viaggio dalla Luna alla Terra, un picco nullo è stato registrato come vero, o viceversa.

Heiner Igel , un sismologo computazionale dell’Università di Monaco, ha collaborato con Nunn nel tentativo di confrontare i sismogrammi Apollo con i modelli della superficie lunare. Questo problema non è veramente risolto: la modellizzazione di scattering delle onde è, al momento, ancora troppo dispendiosa dal punto di vista computazionale. Ma Igel si aspetta che i vecchi data set continuino a fornire nuove intuizioni.