În fiecare an, începând cu 1970, astronomi, geologi, geofizicieni și o serie de alți specialiști s-au reunit pentru a participa la Conferința de știință lunară și planetară (LPCS). Sponsorizat în comun de Institutul Lunar și Planetar (LPI) și Johnson Space Center (JSC) al NASA, acest eveniment anual este o șansă pentru oamenii de știință din întreaga lume să împărtășească și să prezinte ultimele cercetări planetare privind singura lună a Pământului.
Anul acesta, unul dintre cei mai mari atenționatori a fost constatările prezentate marți, 17 martie, de o echipă de studenți de la Universitatea Purdue. Condus de un student absolvent de la Departamentul de Pământ, Științele atmosferice și planetare al universității, studiul pe care l-au împărtășit indică faptul că pot exista tuburi de lavă stabile pe lună, suficient de mari pentru a adăposti orașe întregi.
Pe lângă faptul că sunt o țintă pentru viitoarele studii geologice și geofizice, existența acestor tuburi ar putea fi, de asemenea, un element favorabil pentru viitoarele explorări spațiale umane. Practic, au susținut, tuneluri subterane atât de mari și stabile ar putea asigura o locuință pentru așezările umane, protejându-le de radiațiile cosmice dăunătoare și de extremele temperaturii.
Tuburile de lavă sunt conducte naturale formate prin lavă curgătoare care se deplasează sub suprafață ca urmare a unei erupții vulcanice. Pe măsură ce lava se mișcă, marginile exterioare ale acesteia se răcesc, formând o crustă întărită, asemănătoare canalului, care este lăsată în urmă odată ce fluxul de lavă se oprește. De ceva timp, oamenii de știință lunari au speculat dacă fluxurile de lavă se întâmplă sau nu pe Lună, așa cum este evidențiat de prezența unor rille sinuoase la suprafață.
Rilele sinuoase sunt depresiuni înguste pe suprafața lunară, care seamănă cu canale și au o cărare curbă, care traversează peisajul ca o vale a râului. În prezent se crede că aceste rile sunt rămășițele tuburilor de lavă prăbușite sau a fluxurilor de lavă dispărute, care este susținută de faptul că încep de obicei la locul unui vulcan dispărut.
Cele care au fost observate pe Lună în trecut au o dimensiune de până la 10 kilometri lățime și lungime de sute de kilometri. La această dimensiune, existența unui tub stabil - adică unul care nu s-a prăbușit pentru a forma un rille sinuos - ar fi suficient de mare pentru a găzdui un oraș important.
De dragul studiului lor, echipa Purdue a examinat dacă tuburile de lavă de aceeași scară pot exista sub pământ. Ceea ce au descoperit a fost că stabilitatea unui tub de lavă depindea de o serie de variabile - inclusiv lățimea, grosimea acoperișului și starea de stres a lavei răcite. el a modelat, de asemenea, tuburi de lavă cu pereți creați de lava așezată într-un strat gros și cu lavă plasată în multe straturi subțiri.
David Blair, un student absolvent în Departamentul de Purdue al Pământului, Științele Atmosferice și Planetare, a condus studiul care a examinat dacă tuburile de lavă goale cu mai mult de 1 kilometru lățime ar putea rămâne stabile pe Lună.
"Munca noastră este oarecum unică prin faptul că am combinat talentele oamenilor din diverse departamente de la Purdue", a spus Blair pentru Space Magazine prin e-mail. „Cu îndrumarea prof. Bobet (profesor de inginerie civilă), am reușit să încorporăm o înțelegere modernă a mecanicii rocilor în modelele noastre de computer de tuburi de lavă pentru a vedea cum acestea pot eșua și se pot rupe sub gravitația lunară.”
În scopul cercetării lor, echipa a construit o serie de modele de tuburi de lavă de diferite dimensiuni și cu grosimi diferite ale acoperișului pentru a testa stabilitatea. Aceasta a constat în verificarea fiecărui model pentru a vedea dacă a prezis eșecul oriunde pe acoperișul tubului de lavă.
„Ceea ce am găsit a fost surprinzător”, a continuat Blair, „în condițiile în care teoretic tuburile de lavă sunt mult mai mari decât se credea anterior. Chiar și cu un acoperiș grosime de doar câțiva metri, tuburile de lavă de un kilometru lățime pot fi capabile să stea în picioare. Motivul pentru care, însă, este puțin mai puțin surprinzător. Ultima lucrare pe care am putut-o găsi pe acest subiect este dinApollo era și a folosit o aproximare mult mai simplă a formei tubului de lavă - un fascicul plat pentru un acoperiș.
Studiul la care face referire, „La originea rile sinuoase lunare”, a fost publicat în 1969 în jurnal Geologie modernă. În ea, profesorii Greeley, Oberbeck și Quaide au susținut argumentul potrivit căruia formarea de rille sinuoase a fost legată de prăbușirea tuburilor de curgere de lavă și că pot exista și altele stabile. Calculând pentru un acoperiș cu fascicul plat, lucrările lor au găsit o dimensiune maximă a tubului de lavă de sub 400 m.
„Modelele noastre folosesc o geometrie mai asemănătoare cu ceea ce se vede în tuburile de lavă de pe Pământ”, a spus Blair, „un fel de formă pe jumătate eliptică cu un acoperiș arcuit. Faptul că un acoperiș arcuit lasă un tub de lavă mai mare să rămână în picioare are sens: oamenii știu încă din antichitate că acoperișurile arcuite permit tunelurilor sau podurilor să rămână în picioare cu o gamă mai largă. "
Studiul Purdue se bazează, de asemenea, pe studii anterioare efectuate de JAXA și NASA, în cazul în care imaginile cu „luminatoare” pe Lună - adică găuri pe suprafața lunară - au confirmat prezența peșterilor de cel puțin câteva zeci de metri de-a lungul. Datele de la Laboratorul de recuperare lunară a gravitației și interiorului NASA (GRAIL) - care au arătat variații mari în grosimea crustei Lunii sunt încă interpretate, dar ar putea fi și un indiciu al adâncirilor subterane mari.
Drept urmare, Blair este încrezător că activitatea lor deschide explicații noi și fezabile pentru multe tipuri diferite de observații care au fost făcute înainte. Anterior, era insondabil faptul că pe Lună ar putea exista caverne mari și stabile. Dar, datorită studiului teoretic al echipei sale, se știe acum că, în condițiile corespunzătoare, este posibil cel puțin.
Un alt aspect interesant pe care această lucrare îl reprezintă implicațiile pe care le oferă pentru viitoarele explorări și chiar colonizarea pe Lună. Deja, problema protecției împotriva radiațiilor este una mare. Având în vedere că Luna nu are atmosferă, coloniștii și operațiunile agricole nu vor avea o scutire naturală de razele cosmice.
"Tuburile de lavă stabile din punct de vedere geologic ar fi absolut un element important pentru explorarea spațiului uman", a comentat Blair. „O cavernă ca asta ar putea fi un loc cu adevărat ideal pentru construirea unei baze lunare și, în general, pentru susținerea unei prezențe umane susținute pe Lună. Trecând sub suprafața chiar și câțiva metri, vă atenuați brusc o mulțime de probleme cu încercarea de a locui suprafața lunară. ”
Practic, pe lângă protejarea împotriva radiațiilor, o bază de sub-suprafață ar înlătura problemele micrometeoritelor și schimbările extreme ale temperaturii care sunt comune pe suprafața lunară. De asemenea, tuburile de lavă mai stabile, stabile și subterane, ar putea ușura sarcina presurizării unei baze pentru locuința umană.
„Oamenii au studiat și vorbesc despre toate aceste lucruri înainte”, a adăugat Blair, „dar munca noastră arată că aceste tipuri de oportunități ar putea exista, acum trebuie doar să le găsim. Oamenii trăiesc în peșteri încă de la început, și ar putea avea sens și pe Lună! ”
Pe lângă Melosh, Blair și Bobet, membrii echipei includ Loic Chappaz și Rohan Sood, studenți absolvenți la Școala de Aeronautică și Astronautică; Kathleen Howell, profesoara de inginerie aeronautică și astronautică de la Purdue; Andy M. Freed, profesor asociat de științe pământene, atmosferice și planetare; și Colleen Milbury, cercetător postdoctoral asociat în Departamentul de Științe Pământene, Atmosferice și Planetare.
