科学资料也要修复,阿波罗月震数据新文件诞生

行星科学家刷新阿波罗时代的月震数据,确保这些宝贵的测量能延续到新时代。

五十多年前,阿波罗登月计划时,宇航员返回地球前留在月球上的不仅只是脚印。为了长远的科学研究,他们在月球上放置地震仪设备,测量月球内部地震波所造成地面的微小位移。仪器放置点彼此互有距离,以当时的技术,依旧运行良好。经过耐心等待,五个月球地震仪(由阿波罗11号、12号、14号、15号和16号任务架设),都记录了无数次的月震和流星撞击,经分析表示月球地表下的地质岩块易断裂且排列杂乱无章。

想成功从地震仪获取数据得之不易,因为这不只依赖在太空中的设备,当地球端的后勤设备分析同等重要。地震仪无法存储数据,当它们侦测到地震波时会即时发出无线电信号传输,被NASA的深空网络(Deep Space Network,DSN)接收并记录到测距磁带,再复制到工作磁带上才能将数据数字化。

多层的转换,出错的机会相对提高。其一,地震仪的测量速度不稳定,表示仪器对月球表面的温度十分敏感,测量时有疏密分布不均的现象。其二,工作磁带上的时间参数, 是以地球收到资料的时间为记,但深空网络的接收天线数量多寡会影响资料传输,回传给地球时,有时会延迟、重复记录或遗失。在这几十年间,每次复制磁带时,总有一小部分的数据损毁。后来这批地震仪资料在数字化后,发现多有漏洞、重复、和细微偏差的时间记录。虽然它可运用在科学分析,却无法导入到现代的地震数据分析软件。相关人员还需要对当时任务的相关知识十分熟稔,才知晓如何运用这些数据, 但这对大部分的行星科学家所熟悉的操作并不相同。

Dr. Ceri Nunn(NASA JPL)和合作团队,进行了这回科学资料的修复,并担起重新存储的重责大任。从磁带中修复时间记录的问题,并转换成现代的数据格式文件。希望新式的数据文件案,能让新生代的青年地震学家,更容易使用这些资料来了解月球的结构。修复的细节记录已由第一作者Nunn博士发布在《行星科学期刊》,并公开阿波罗时代月震新修复的资料。

浅层月震的地震剖面。X轴为时间(秒) ,Y为地表垂直方向的位移(米)。记录在阿波罗12号所部署的仪器。(Source:IOPscience,下同)

同笔地震记录之修复前后比对。(上)整理前;(下)经作者团队修复。

(首图为宇航员在月球放置地震仪,来源:NASA)