პლანეტები სეისმოგრაფის ლენტზე

 მზის სისტემის პლანეტები, როგორც დედამიწა, “პლანეტოძვრებს” განიცდიან. ეს დაამტკიცა უკვე ისტორიად ქცეულმა “აპოლონის” მისიებმა მთვარეზე. მისიის დროს მიღებულ მონაცემებს მეცნიერები ახლაც იკვლევენ და მათზე დაყრდნობით ადგენენ პლანეტების კვლევის მომავალ გეგმებს. რატომ ვსწავლობთ ჩვენ პლანეტების სეისმოაქტიურობას? და რა ვიცით მის შესახებ? ყველაზე ღრმა ჭაბურღილიც კი, დედამიწის ქერქის მხოლოდ თხელი ნაწილის დანახვის საშუალებას გვაძლევს. რაღა უნდა ვთქვათ მაშინ სხვა პლანეტებზე, რომელთა სიღრმეები ჯერჯერობით საერთოდ მიუწვდომელია პირდაპირი კვლევებისთვის. ცოდნას პლანეტების აგებულებაზე ჩვენ სეისმოლოგიის საშუალებით ვიღებთ – მეცნიერებით, რომელიც პლანეტის რყევებსა და მასთან დაკაშირებულ მოვლენებს სწავლობს.
პლანეტის ზედაპირსა და წიაღში ტალღების წარმოქმნის სხვა და სხვა მექანიზმი არსებობს – როგორც ბუნებრივი(მეტეორიტული დარტყმა, გეოლოგიური პროცესები), ასევე ხელოვნური(აფეთქება). ასეთი ტალღების რეგისტრაციისთვის სეისმო სადგურებს პლანეტის ზედაპირზე ათვსებენ. თუ გვეცოდინება რა დროში მოძრაობდა ტალღა სადგურებს შორის, მაშინ შესაძლებელი იქნება ამ ტალღის მიერ განვლილი გზის აღდგენა. ამ მონაცემების საშუალებით ადგენენ, თუ როგორ იცვლება წნევა პლანეტის შიგნით, სიმკვრივესა და სხვა ფიზიკურ მონაცემებს, დგინდება პლანეტის შინაგანი სტრუქტურა.
პირველი სეისმური მოვლენა, რომელიც სეისმოგრაფიდან ძალიან შორს იყო, დაფიქსირდა 120 წლის წინათ. ეს მოხდა 1889 წლის 17 აპრილს, პოტსდამის(გერმანია) სეისმოლოგიურ ლაბორატორიაში, როცა გრავიტაციული კვლევებისთვის გათვალისწინებულმა მოწყობილობამ, იაპონიაში მომხდარი მიწისქვეშა ბიძგები დააფიქსირა. იაპონიიდან გერმანიამდე ტალღამ რამდენიმე საათში მიაღწია. 1947 წელს დაგროვილი მონაცემების საფუძველზე, მოცულობითი ტალღების სეისმოგრაფებამდე მოსვლის დროების დაფიქსირების მიხედვით, შედგა დედამიწის პირველი სეისმური მოდელი. დედამიწის საკუთარი რხევები პირველად, ჩილეს მიწისძვრის მერე, 1960 წელს იქნა რეგისტრირებული. ამ აღმოჩენით მოხერხდა დედამიწის შიდა აღნაგობის გლობალური მოდელის შექმნა. 1977-84 წლებში კი შეიქმნა დეამიწის მანტიის სამ განზომილებიანი(3D) ტომოგრაფული მოდელი.
”პლანეტარული” ტალღები და რხევები

 მოცულობითი და ზედაპირული ტალღები. თუ ზარს შემოვკრავთ, მაშინ გარემო სივრცე ხმით შეივსება. ფაქტიურად იგივე ხდება პლანეტოძვრის ან ხელოვნური აფეთქების დროს: პლანეტის წიაღი ”სეისმური ხმებით” ივსება – სეისმური ტალღებით, რომელბიც პლანეტის გარე ზედაპირის ერთი წერტილიდან მეორემდე ვრცელდებიან. პლანეტებს ფენოვანი შიდა სტრუქტურა გააჩნია, რომელშიც შეიძლება გამოიყოს ქერქი, მანტია და ბირთვი. ფენების გამყოფ საზღვრებზე(მაგალითად, მანტიისა და ქერქის საზღვართან) მოცულობოთი ტალღები გარდატეხასა და არეკვლას განიცდიან. მრავალჯერადი არეკვლის მერე, ხდება მათი ჩახშობა. ამ მონაცემის მიხედვით შეიძლება დადგინდეს, არის პლანეტარული ნივთიერება თხევად მდგომარეობაში თუ არა.


მცირეფოკუსური მიწისძვრები შეკუმშვის ტალღებს წარმოქმნიან, რომლებიც ატმოსფეროშიც ვრცელდებიან, ხოლო მათი ამპლიტუდა რამდენიმეჯერ იზრდება იონოსფერომდე მიღწევისას. კარძოდ, რეელის ტალღები, რომლებიც მიწისძვრის მერე ჩნდებიან, ზედაპირულ წანაცვლებებს იწვევენ და აკუსტიკურ ტალღებს წარმოქმნიან. ისინი ატმოსფეროში მოძრაობათან ერთად კიდევ უფრო ძლიერდებიან. დიაგრამაზე ნაჩვენებია სეისმური ტალღების, აკუსტიკურის და იონოსფეროს ურთიერთქმედება, ზუსტად ეპიცენტრის თავზე(ახლო ზონასთან) და მისგან მოშორებით(შორეული ზონა). Vs – ბგერის სიჩქარე ატმოსფეროში, Vr – ზედაპირული ტალღების სიჩქარე.
_მოცულობით სეისმურ ტალღებთან ერთად აღიძვრებიან ზედაპირული ტალღებიც – ლიავის და რეელის ტალღები, რომლებიც ზედაპირის გასწვრივ მოძრაობენ. ამ ტალღაში მოძრაობათა დიდი ნაწილია კონცენტრირებული და პლანეტის ზედაპირის ყველაზე გარე ფენაში ვრცელდება, მათი ამპლიტუდა სიღრმესთან ერათდ მცირდება.
 საკუთარი რხევები. ნებისმიერი დრეკადი სხეული მასზე ზემოქმედების მერე ირხევა გარკვეული სიხშირით, რომელიც ამ სხეულის დრეკადობაზეა დამიკიდებული. პლანეტაც დრეკადი სხეულია, რომელშიც ბუნებრივი ან ხელოვნური ზემოქმედების მერე აღიძვრებიან ბუნებრივი და საკუთარი რხევები, თან ისინი საათობით და ზოგჯერ დღეების განმავლობაშიც კი არ ქრებიან. შეიძლება შევადაროთ მუსიკალურ ინსტრუმენტს, რომელიც მუსიკალურ ჰარმონიებს ”ასხივებს”, დამოკიდებულს სიმის სიგრძეზე, სიმკვრივეზე და დაჭიმულობაზე.
საკუთარი რხევები პლანეტის შინაგანი სტრუქტურის გარკვევის საუკეთსო საშუალებაა, რადგან ანალიზი არ მოითხოვს წყაროს ადგილმდებარეობის ცოდნას, ანუ საკმარისია ერთი სეისმოსადგურის ჩანაწერებიც, რაც საკმაოდ ფასეულია სხვა პლანეტების კვლევის დროს.
სეისმური მოვლენები მთვარეზე
  დღევანდელი დღისთვის მთვარე არის ერთად-ერთი სხეული, დედამიწის მერე, რომლისთვისაც სეისმური მონაცემებია მიღებული. 1969 წლის 21 ივლისს მთვარეზე პირველად დაყენდა სეისმოსადგური ”აპოლონ-11”(ა.შ.შ, ნასა). მან იმავე წლის 27 აგვისტომდე იმუშავა, რის შემდეგაც მწყობრიდან გამოვიდა და მუშაობაც შეწყვიტა. მთვარის უწყვეტი სეისმო დაკვირვებები 1969 წლის 19 ნოემბრიდან დაიწყო, როცა მის ზედაპირზე ”აპოლონ-12” დაეშვა. შემდეგი ორნახევარი წლის მანძილზე, მთვარის ხილულ ზედაპირზე, კიდევ სამი სეისმოსადგური განთავსდა ”აპოლონ-14, 15, 16”. ამგვარად, შეიქმნა მთვარის ”მოსასმენი” სადგურების ქსელი. სეისმური მონაცემების ჩაწერა 1977 წელს შეჩერდა, რადგან იმ დროისთვის ინფორმაციის დიდი მოცულობა დაგროვდა, თან ექსპერიმენტის გაგრძელება დიდი დანახარჯების გამო აღარ იყო მიზანშეწონილი.

სეისმური დაკვირვებებით დადგინდა, რომ მთვარის 330±30 კილომეტრის რადიუსის თხევად ბირთვს აქვს 240±10 კილომეტრიანი მყარი გული, რომელიც დიდი რაოდენობით რკინას შეიცავს. გარდა ამისა, მთვარის მანტიის ნაწილი, 480 კილომტრის სიგრძით, ბირთვთან მოსაზღვრე რეგიონში ნახევრად გამდნარ მდგომარეობაშია. რკინის გარდა მთვარის ბირთვი შეიცავს ისეთ მსუბუქ ელემენტებს, როგორიცაა გოგირდი, რაც დედამიწის ახალ სეისმო მონაცემებსაც უკავშირდება(ითვლება, რომ შორეულ წარსულში, მთვარე დედამიწის ნაწილი იყო. NASA-ას ფოტო).
პირველი შთამბეჭდავი აღმოჩენა ის იყო, რომ მთვარეძვრები ნამდვილად არსებობს. სადგურებმა 12 000-ზე მეტი სეისმური მოვლენა დააფიქსირეს(დღეში რამდენიმე). მათ შორის მცირე და ღრმაფოკუსიანი(ეპიცენტირს სიღრმის მიხედვით განასხვავებენ მცირეფუკუსიან(ზედაპირთან ახლოს) და ღრმაფუკუსიან ტალღებს(300 კილომეტრამდე) მთვარეძვრები და მეტეორიტული დარტყმები.
”აპოლონების” ქსელის მონაცემებით შედგა მთვარის სეისმო მოდელი. აღმოჩნდა, რომ ჩვენს ბუნებრივ თანამგზავრს აქვს მანტია, ბირთვი და მძლავრი 40-60 კილომეტრის სისქის ქერქი ხილულ(ახალი მონაცემებით 30-45 კმ.) და ოდნავ უფრო სქელი უხილავ მხარეზე.
მთვარის სეისმოგრამები დედამიწისეულისგან დიდი ხანგძივობით განსხვავდებიან – რამდენიმე საათიდან, რაც ქერქის გარე მხრის, 15-20 კმ. სისქით, არაერთგვაროვნებას უკვშირდება. მასში ტალღები მრავალჯერ იფანტებიან და გარდატყდებიან, რაც მოცულობითი ტალღების მოსვლის ინტერპრეტაციას ართულებს.
დედამიწასთან შედარებით, მთვარის ყველაზე ძლიერი მიწისძვრაც სუსტია, თუმცა მთვარე მაინც იდეალური ობიექტია სეისმური კვლევებისთვის, რადგან მასზე არ არის სეისმო ხარვეზების წყაროები – ატმოსფერო, ოკეანეები და წარმოება.
არსებულ მონაცემებზე დაყრდნობით, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ მომავალში მთვარის საკუთარი რხევების რეგისტრაციაც მოხდება, ანუ მთვარის გარე ფენების ზონდირება 1000 კმ-ზეც იქნება შესაძლებელი.
მარსი – პლანეტა ინკოგნიტო
  მარსის სეისმოლოგიას ესტაფეტა მთვარემ გადსცა, ის 1976 წლის 4 სექტემბრიდან დაიწყო. გეგმის მიხედვით მარსზე ერთდროულად ორ სეისმოგრაფს უნდა ემუშავა, თუმცა პირველი არ ჩაირთო, ჩაირთო მხოლოდ ”ვიკინგ-2”-ის სეისმოგრაფი. ერთი სესმოგრაფითაც შეიძლებოდა რაიმე რყევების ან მეტეორიტული დარტყმის დაფიქსირება, თუმცა 19 თვის უწყვეტი მუშაობის რეჟიმში არც ერთი ასეთი მოვლენა არ დაფიქსირებულა. არადა მარსის ზედაპირზე არსებული ტექტონიკური ნაპრალებით თუ ვიმსჯელებთ, ის სეისმურად, მთვარეზე მეტად აქტიური უნდა იყოს. რეგისტრციის არ ქონა ”ვიკინგ-2”-ის სეისმოგრაფის ქარის მიმართ მგრძნობელობით შეიძლება იყოს გამოწვეული. მარსზე მკაცრი ბუნებრივი პირობებია, ზედაპირზე ტემპერატურა -125 დან +30 გრადუსამდე მერყეობს. დომინირებენ 10მ/წმ. სიჩქარის ქარები, არის შტორმები და ქვიშის ქარიშხლები. ”ვიკინგ-2”-ის დასაჯდომ პლათფორმაზე დამონაჟებული სეისმოგრაფი მხოლოდ მარსული ქარებისგან გამოწვეულ ვიბრაციას აფიქსირებდა.
რუსული ”მარს-96” კი, რომელზეც ორი სეისმოგრაფი იყო დაყენებული, საერთოდ ვერ გასცდა დედამიწას და ოკეანეში ჩავარდა.
აქტიური ვენერა
თეორიული შეფასებებით, ვენერას სეისმურობა მარსსა და დედამიწას შორის უნდა იყოს. ვენერას ახალგაზრდა ზედაპირი და რთული რელიეფი მის ტექტონიკურ აქტიურობაზე მეტყველებს. მთები, როგორც ჩანს, ვულკანური წარმოშობისაა. არ არის გამორიცხული, რომ ვულკანური აქტიურობა ახლაც გრძელდება. ნასას შეფასებით, ვენერაზე წელიწადში 100-მდე სეისმური მოვლენა უნდა ხდებოდეს, ხუთზე მეტი მაგნიტუდით, 6 მაგნიტუდის რყევები კი ხუთჯერ ნაკლბი უნდა იყოს.
ტექნიკური პირობები, ვენერაზე სეისმური ექსპერიმენტების ჩასატარებლად, ძალზედ რთულია. ზედაპირზე, მაღალი ტემპერატურისა(≈500°C) და წნევის(≈90 бар) გამო, ვერანაირი აპარატი ვერ იმუშავებს 2 საათზე მეტ ხანს. ალტერნატივად შეიძლება იქცეს სეისმური პროცესების, ვენერას ატმოსფეროზე ზემოქმედებით წარმოქმნილი სიგნალების რეგისტრაცია.
ვენერას სეისმური აქტიურობა დედამიწისაზე სუსტია, თუმცა ეს კომპენსირდება ატმოსფეროსა და პლანეტის ზედაპირს შორის არსებული ძლიერი კავშირით, რაც ვენერას მძლავრი ატმოსფეროთია განპირობებული. ეს კავშირი კიდევ უფრო აძლიერებს ზედაპირიდან ატმოსფეროზე გადმოცემულ რხევებს. ვენერას დისტანციურ სეისმოლოგიაში კარგი შედეგების მოტანა დოპლერის რადარიან ზონდს შეუძლია, ეს გათვალისწინებული უნდა იყოს მომავალი მისიების დაგეგმვის დროს(ასეთი თანამგზავრის ორბიტის ოპტიმალური სიმაღლე 150 კილომეტრია). სრული სეისმური სურათის მისაღებად ექსპერიმენტში გაერთიანებული უნდა იყოს ორბიტალური სადგური რადარით და ორი-სამი პატარა სუბთანამგზავრი სიგნალის მისაღებად.
პლანეტა-გიგანტები
პლანეტა-გიგანტების შინაგანი სტრუქტურა(იუპიტერი,სატურნი,ურანი,ნეპტუნი), ისე როგორც მიწის ჯგუფის პლანეტები, არასაკმარისადაა შესწავლილი. გაზურ გიგანტებს შიგნით შეიძლება არის კიდეც მყარი ბირთვი, თუმცა მიუწვდომელი პირდაპირი დაკვირვებებისთვის. ჩვენ მხოლოდ ატმოსფეროს ვხედავთ, რომელსაც არ გააჩნია ფენებს შორის გარდამავალი მკაფიო საზღვარი.
პლანეტის ინტენსიურ ენერგეტიკასთან დაკავშირერბით(სიღრმიდან ამომავალი სითბო მზისგან მიღებულს აჭარბებს) შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ იუპიტერში აღიძვრება საკუთარი რხევები, მათი რეგისტრაციით პლანეტის წიაღზე ახალი ინფორმაცია შეიძლება იქნას მიღებული, ისე, როგორიც ჰელიოსეისმოლოგიამ მოგვცა  მონაცემები მზის წიაღზე(ვარსკვლავძვრა , მზიური ცუნამი).
იუპიტერის საკუთარი რხევების ძებნა ინფრაწითელი და სპექტროსკოპული დაკვირვებებით 1980 წლის ბოლოს დაიწყო. ასეთი დაკვირვებები 1995 წელსაც ჩატარდა, იუპიტერზე, კომეტა შუმეიკერ-ლევი 9 ფრაგმენტების დაცემის მერეც. თუმცა სეისმოსიგნალი მიღებული ვერ იქნა, რადგან დარტყმის შედეგად მცირე რაოდენობის სეისმური ენერგია გამოიყო.
  სეისმომეტრების უმრავლესობაში გამოყენებულია დრეკად საკიდზე თავისუფლად დაკიდებული მასის ინერციულობა. ასეთ საკიდზე, ქანქარა გადაიხრება გრუნტზე დამაგრებული ფუნდამენტის მიმართ. როცა ფუნდამენტს სეისმური ტალღა არყევს, მასის ინერცია აიძულებს მას ჩამორჩეს ფუნდამენტის მოძრაობას.

Leave a Reply

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *