

尽管阿波罗登月舱建造的唯一目的是将两名宇航员送上月球表面,但它们的功能并非在离开月球表面后就结束了。美国国家航空航天局(NASA)将废弃的航天器用于科学研究,控制这些登月舱撞击月球。这些撞击引发了月震,科学家们测量了在月球上传播的振动,并发现月球就像一个铃铛一样会发出“回响”。
地震实验的真正目标是弄清楚月球的内部结构。通过测量余震持续的时间、强度以及波的幅度,可以揭示月球的构成。遥测地震台站在此次调查中发挥了关键作用,它们是阿波罗月面实验包(ALSEP)的一部分,由宇航员在阿波罗12号、14号、15号和16号任务中安装在月球上;在阿波罗11号和17号任务中也部署了不同版本。从首次安装到1977年远程关闭,这些ALSEP记录了各种地震活动。数据被发送回地球的接收站,信号被放大一百万倍,以便科学家能够解读。

但在阿波罗12号任务中发生了一件有趣的事情。1969年11月14日,皮特·康拉德(Pete Conrad)和阿尔·宾(Al Bean)在风暴洋着陆后,在飞行142小时后离开了月球表面。八小时后,他们与指令舱中的迪克·戈登(Dick Gordon)重聚,并将他们用过的登月舱送回月球。它以相当于一吨TNT的威力撞击月球,距离阿波罗12号着陆点约40英里。产生的冲击波在短短八分钟内积聚并达到峰值。然后,它花了一个小时才完全消散。
阿波罗13号任务也发生了类似的事情。S-IVB助推器撞击月球,距离阿波罗12号的ALSEP有85英里——指令舱飞行员杰克·斯威格特(Jack Swigert)当时开玩笑说,这是这次任务中唯一顺利进行的事情。它以相当于11.5吨TNT的威力撞击月球。这导致地震撞击在七分钟后达到峰值,冲击波比阿波罗12号登月舱撞击产生的冲击波大30倍,持续时间长四倍。
这两次撞击产生的振动持续的时间比科学家预期的要长,远远超过了地球上任何等效振动的持续时间。这几乎就像月球在像铃铛一样发出“回响”。这一奇怪的结果迫使科学家们重新思考月球及其构成。

事实证明,这些撞击是科学家从ALSEP数据中研究的四种月震类型中的一种。有些月震源于月球潮汐引起的月表深处;有些是热震,由太阳在新的月昼开始时融化冰冻的月表引起;还有一些是由陨石撞击引起的。第四种月震是浅层月震,发生在月表下方约几十英里的地方。登月舱和S-IVB都产生了这种类型的振动,而这些是最剧烈的月震类型。
1972年至1977年间,科学家们记录了28次浅层月震,震级高达里氏5.5级。在地球上,这足以移动重型家具和开裂灰泥,但振动通常在几分钟内就会消退。
这一切都归结于水。构成我们地球的物质中含有水分,这会膨胀它们的结构。当地震能量穿过我们的星球时,那些湿润的物质就像海绵一样,吸收了波的能量,最终削弱了它们的影响。但月球是干燥、寒冷、坚硬的,更像固体岩石而不是海绵。所以,即使月震不那么强烈,也没有什么能削弱振动。它们会在固体中来回传播,直到固体岩石最终停止它们。这种“回响的铃铛”就是冲击波在岩石中回荡。