Ученые разработали метод гравитационно-волновой томографии для изучения недр Луны

Успехи гравитационно-волновой астрономии и планы по установке геофизических приборов на Луне возродили интерес к использованию спутника в качестве резонансного детектора гравитационных волн среднего диапазона частот (миллигерцы — герцы). В новой работе исследователи предложили обратный томографический подход: по реакции Луны на известные гравитационные волны можно судить о её внутренней структуре.

Авторы разработали теоретическую основу, которая связывает сферически-симметричные возмущения упругой и плотностной структуры с изменениями наблюдаемых величин, в первую очередь амплитуд мод, возбуждаемых гравитационными волнами. Формализм объединяет три компонента: представление упругого отклика через собственные моды, теорию возмущений первого порядка для собственных значений и функций, а также линеаризованную модель наблюдений, связывающую частотные и амплитудные данные с параметрами модели.

С помощью этого подхода учёные показали, что ошибки оценки упругих параметров Луны (модулей сдвига и объёмного сжатия, плотности, положения границ слоёв) могут быть уменьшены примерно на порядок при наблюдениях калиброванных гравитационных волн. Это означает, что точность «просвечивания» лунных недр существенно возрастает.

Работа открывает путь к созданию новых методов геофизической разведки планет и спутников. В перспективе гравитационно-волновая томография может дополнить или даже превзойти традиционные сейсмические методы, особенно в условиях, где прямая сейсмическая сеть ограничена.

Исследование представлено на сервере препринтов arXiv и ожидает рецензирования в научном журнале.