Od roku 1970 se každoročně od roku 1970 scházejí astronomové, geologové, geofyzici a řada dalších odborníků, aby se zúčastnili konference o lunární a planetární vědě (LPCS). Tato každoroční akce, kterou společně sponzorují Lunární a planetární institut (LPI) a Johnson Space Center (JSC) NASA, je příležitostí pro vědce z celého světa, aby se podělili o nejnovější planetární výzkum týkající se jediného měsíce Země.
Letos byl jedním z největších pachatelů pozornosti zjištění předložená v úterý 17. března týmem studentů z Purdue University. Společná studie vedená postgraduálním studentem univerzity na Zemi, atmosférických a planetárních vědách naznačuje, že na Měsíci mohou být stabilní lávové trubice, dostatečně velké, aby pojaly celá města.
Kromě toho, že je cílem budoucích geologických a geofyzikálních studií, by existence těchto trubic mohla být také přínosem pro budoucí průzkum vesmíru. V zásadě tvrdili, že takové velké a stabilní podzemní tunely by mohly poskytnout domov pro lidská sídla a chránit je před škodlivým kosmickým zářením a extrémními teplotami.
Lávové trubice jsou přírodní kanály tvořené tekoucí lávou, která se pohybuje pod povrchem v důsledku sopečné erupce. Jak se láva pohybuje, její vnější okraje se ochlazují a vytvářejí ztvrdlou kůrovitou kůru, která zůstane po zastavení toku lávy. Vědci z Měsíce již nějakou dobu spekulovali o tom, zda se na Měsíci vyskytují lávové proudy, o čemž svědčí přítomnost klikatých rolí na povrchu.
Sinuous rilles jsou úzké prohlubně na lunárním povrchu, které se podobají kanálům, a mají zakřivené cesty, které meandrují přes krajinu jako údolí řeky. V současné době se věří, že tyto rily jsou pozůstatky ztroskotaných lávových trubic nebo zaniklých lávových proudů, což je podloženo skutečností, že obvykle začínají v místě zaniklé sopky.
Ty, které byly v minulosti pozorovány na Měsíci, se pohybují ve velikosti až 10 kilometrů na šířku a stovky kilometrů na délku. Při této velikosti by existence stabilní trubice - tj. Trubice, která se nezkolabovala, aby vytvořila klikatou římsu - byla dostatečně velká, aby pojala hlavní město.
Pro studii tým Purdue prozkoumal, zda lávové trubice stejné velikosti mohou existovat pod zemí. Zjistili, že stabilita lávové trubice závisí na řadě proměnných - včetně šířky, tloušťky střechy a stavu napětí chlazené lávy. Vědci také modelovali lávové trubice se stěnami vytvořenými lávou umístěnými v jedné silné vrstvě a lávou umístěnou v mnoha tenkých vrstvách.
David Blair, postgraduální student na Purdue's Department of Earth, Atmospheric and Planetetary Sciences, vedl studii, která zkoumala, zda prázdné lávové trubice široké více než 1 kilometr mohou zůstat strukturálně stabilní na Měsíci.
"Naše práce je poněkud jedinečná v tom, že jsme kombinovali talenty lidí z různých oddělení v Purdue," řekl Blair e-mailu časopisu Space Magazine. "S vedením profesora Bobeta (profesora stavebního inženýrství) jsme byli schopni začlenit moderní chápání mechaniky hornin do našich počítačových modelů lávových trubek, abychom zjistili, jak by mohli ve skutečnosti selhat a zlomit se pod lunární gravitací."
V zájmu svého výzkumu tým zkonstruoval řadu modelů lávových trubic různých velikostí as různou tloušťkou střechy, aby otestoval stabilitu. To spočívalo v tom, že zkontrolovali každý model a zjistili, zda předpovídal selhání kdekoli na střeše lávové trubice.
„To, co jsme zjistili, bylo překvapivé,“ pokračoval Blair, „v tom, že mnohem větší lávové trubice jsou teoreticky možné, než co se dříve myslelo. I se střechou, která je jen několik metrů silná, mohou lávové trubice kilometr široké zůstat. Důvod, proč je však o něco méně překvapující. Poslední práce, kterou jsme mohli na toto téma najít, je zApollo éra, a použil mnohem jednodušší aproximaci tvaru lávové trubice - plochý paprsek na střechu.
Studie, kterou zmiňuje, „O původu lunárních sinusových ril“, byla publikována v roce 1969 v časopise Moderní geologie. V něm profesoři Greeley, Oberbeck a Quaide předložili argument, že formace sinusových ril je svázána se zhroucením trubek lávového proudění a že stabilní mohou stále existovat. Při výpočtu pro střechu s plochým paprskem zjistila jejich práce maximální velikost lávové trubice těsně pod 400 m.
"Naše modely používají geometrii podobnější tomu, co je vidět v lávových trubkách na Zemi," řekl Blair, "jakýsi poloeliptický tvar s klenutou střechou." Skutečnost, že klenutá střecha umožňuje, aby větší lávová trubka zůstala stát, dává smysl: lidé věděli od starověku, že klenuté střechy umožňují tunelům nebo mostům zůstat v stoji se širším rozpětím. “
Purdueova studie také staví na předchozích studiích prováděných JAXA a NASA, kde obrazy „světlíků“ na Měsíci - tj. Díry na lunárním povrchu - potvrdily přítomnost jeskyní o průměru nejméně několika desítek metrů. Data z měsíční laboratoře NASA Gravity Recovery And Interior Laboratory (GRAIL), která vykazovala velké rozdíly v tloušťce měsíční kůry, se stále interpretují, ale mohla by být také náznakem velkých podpovrchových výklenků.
V důsledku toho je Blair přesvědčen, že jejich práce otevírá nová a proveditelná vysvětlení mnoha různých typů pozorování, která byla učiněna dříve. Dříve bylo nepochopitelné, že na Měsíci mohly existovat velké a stabilní jeskyně. Ale díky teoretickému studiu jeho týmu je nyní známo, že za správných podmínek je to nejméně možné.
Dalším vzrušujícím aspektem této práce jsou důsledky, které nabízí pro budoucí průzkum a dokonce i kolonizaci na Měsíci. Otázka ochrany proti záření je již velká. Vzhledem k tomu, že Měsíc nemá žádnou atmosféru, nebudou mít kolonisté a zemědělské operace přirozené stínění před kosmickými paprsky.
"Geologicky stabilní lávové trubice by byly absolutně přínosem pro průzkum vesmíru," poznamenal Blair. "Taková jeskyně by mohla být opravdu ideálním místem pro vybudování lunární základny a obecně pro podporu trvalé lidské přítomnosti na Měsíci." Tím, že se pod hladinou dostanete i několik metrů, najednou zmírníte spoustu problémů se snahou obývat lunární povrch. “
V podstatě, kromě ochrany proti záření, by podpovrchová základna obešla problémy mikrometeoritů a extrémní změny teploty, které jsou běžné na lunárním povrchu. Navíc, stabilní, podpovrchové lávové trubice mohou také usnadnit úkol natlakování základny pro lidské obydlí.
„Lidé o všech těchto věcech studovali a hovořili již dříve,“ dodal Blair, „ale naše práce ukazuje, že tyto možnosti by potenciálně mohly existovat - nyní je musíme najít. Lidé žijí v jeskyních již od začátku a to by mohlo mít smysl i na Měsíci! “
Kromě Melosh, Blair a Bobet jsou členy týmu Loic Chappaz a Rohan Sood, postgraduální studenti na Letecké a astronautické škole; Kathleen Howell, Purdueho profesorka letectví a astronautiky Hsu Lo; Andy M. Freed, docent Země, atmosféry a planetární vědy; a Colleen Milbury, postdoktorandská vědecká pracovnice na Katedře Země, Atmosféry a Planetárních věd.
