Lava cevi na Luni in Marsu so res, res velike. Dovolj velik, da se prilega celotni planetarni bazi

Ali bi lahko cevi lave na Luni in Marsu igrale vlogo pri vzpostavitvi človeške prisotnosti na teh svetovih? Verjetno, po mnenju skupine raziskovalcev. Njihova nova študija kaže, da so lunarne in marsovske cevi lave lahko ogromne in zlahka dovolj velike, da sprejmejo bazo.

Tako Luna kot Mars sta bila nekoč vulkansko aktivna in vsa ta dejavnost je pustila pečat na obeh svetovih. Mars gosti največji vulkan v Osončju, Olympus Mons, in številne cevi lave. Luna nima vulkanov, vendar so orbiterji na površini opazili cevi lave. In te cevi pritegnejo vedno več pozornosti, saj se oblikujejo prihodnji načrti za nekakšen habitat na obeh svetovih.

Skupina raziskovalcev z italijanskih univerz je zaključila novo študijo teh cevi. Njen naslov je ' Cevi iz lave na Zemlji, Luni in Marsu: pregled njihove velikosti in morfologije, ki jo je razkrila primerjalna planetologija. ” Glavni avtor je Riccardo Pozzobon, planetarni geolog na Oddelku za geoznanosti Univerze v Padovi. Študija je objavljena v reviji Earth-Science Reviews.

Dokazi za cevi iz lave – ali pirodukte – na Marsu in Luni so v obliki dolgih vijugastih dvignjenih kanalov in v tako imenovanih »strešnih lučeh«, kjer se je streha cevi iz lave vdrla. orbiter slike teh funkcij, čeprav žal še niso bile raziskane.

To je obrezana različica HiRISE slike strešnega okna iz cevi iz lave na marsovem vulkanu Pavonis Mons. Zasluge za sliko: NASA/Laboratorij za reaktivni pogon/Univerza v Arizoni – http://hirise.lpl.arizona.edu/ESP_023531_1840, javna domena, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20314169

Avtorji v svojem prispevku pišejo, da je bilo »na Luni podzemne votline ugotovljene iz več strešnih oken na gladkih ravnicah Maria in potrjene z gravimetrijo in radarskim sondom, medtem ko je bilo na Marsu ugotovljenih več globokih strešnih oken na tokovih lave z osupljivo podobnostjo s kopenskimi primeri. .”

»Cevi iz lave lahko najdemo na planetu Zemlja, pa tudi na podpovršju Lune in Marsa glede na slike visoke ločljivosti strešnih oken lava cevi, ki so jih posnele medplanetarne sonde. Na dokaze o ceveh iz lave so pogosto sklepali z opazovanjem linearnih votlin in vijugastih verig, kjer so galerije pokale,« je pojasnil soavtor Francesco Sauro v izjava za javnost .

Spektakularen visok sončni pogled na krater jame Mare Tranquillitatis, ki razkriva balvane na sicer gladkih tleh. 100-metrska jama lahko omogoča dostop do lunarne lave cevi. Zasluge za sliko: NASA/GSFC/Arizona State University – http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA13518, javna domena, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=54853313

Da bi jih poskušali bolje razumeti, so avtorji novega prispevka ustvarili pregled cevi lave na Zemlji, nato pa jih primerjali s podatki z Marsa in Lune.

»Te verige zrušitve predstavljajo idealna prehoda ali okna za raziskovanje podzemlja. Morfološka površinska ekspresija cevi lave na Marsu in Luni je podobna njihovemu zemeljskemu dvojniku. Speleologi temeljito preučil cevi lave na Zemlji na Havajih, Kanarskih otokih, Avstraliji in Islandiji,« je dejal Sauro.

Slika cevi iz lave na Marsu Alba Mons iz Nasinega orbiterja Viking. Avtor slike: NASA

Lava cevi so oblikovane s tekočo lavo. Ko se zunanja stran tekoče lave ohladi in strdi, tvori cev, skozi katero teče tekoča lava. Ta lava lahko odteče iz cevi in ​​pušča votlo strukturo, ki lahko potuje dolgo in je zelo obsežna. Najdaljša cev lave na Zemlji je jama Kazamura na Havajih. Dolga je 65,5 km (40,7 milj). Včasih so vidni iz linearnih verig jam na površini, ki so linearno povezane pod zemljo.

Vendar pa obstaja ključna razlika med cevmi lave na Zemlji in na drugih mestih. Na Zemlji se cevi iz lave in njihova strešna okna oblikujejo zaradi vulkanske dejavnosti. Toda na Luni in Marsu lahko nastanejo nekatere cevi in ​​strešna okna zaradi udarne taline in drugih procesov. »Prav tako,« pišejo avtorji, »na Luni niso vsa strešna okna nastala v vulkanskih terenih, ampak tudi v udarnih talinah, zato so v teh primerih verjetno drugi procesi odgovorni za njihov nastanek. Iz teh razlogov mora vsaka študija, katere cilj je identificirati zrušitve cevi lave in kandidate za strešno okno na površini teh planetarnih teles, slediti strogemu pristopu, ki temelji na geomorfološki primerjavi s zemeljskimi analogi.

Ta slika iz študije prikazuje glavne morfološke in morfometrijske značilnosti tektonskih verig jam na Marsu (l) in na Luni (r). Za več informacij si oglejte študijo. Zasluge za sliko: Pozzobon et al, 2020.

Avtorji so želeli kvantificirati lunarne in marsovske cevi lave ter razumeti njihovo morfologijo. Čeprav teh cevi nikoli nismo raziskovali na nobenem svetu, je na voljo veliko orbitalnih podatkov. To je bilo ključno za to študijo.

'Izmerili smo velikost in zbrali morfologijo luninih in marsovskih kolapsnih verig (zrušenih cevi lave) z uporabo digitalni modeli terena (DTM), ki smo jih dobili s satelitskimi stereoskopskimi slikami in lasersko altimetrijo, ki so jih posnele medplanetarne sonde,« je dejal Riccardo Pozzobon. »Te podatke smo nato primerjali s topografskimi študijami o podobnih verigah zrušitve na zemeljskem površju in z laserskim skeniranjem notranjosti cevi lave na Lanzarotu in Galapagosu. Ti podatki so nam omogočili, da vzpostavimo omejitev razmerja med verigami kolapsa in podzemnimi votlinami, ki so še nedotaknjene.'

Ugotovili so, da zemeljske cevi iz lave bledijo v primerjavi z njihovimi lunarnimi in marsovskimi. Zemeljske cevi imajo premer v območju od 10 do 100 metrov (33 do 330 ft). Toda Marsove cevi so približno 100-krat širše od tega, lunine cevi pa so v primerjavi s tem ogromno: 1000-krat širše. Razlika je posledica nižje gravitacije na obeh svetovih in njenega vpliva na vulkanizem.

Ta slika iz študije prikazuje nekatere cevi, zračnike in strešna okna na vulkanu Arsia Mons na Marsu. Glede na študijo so cevi lave na Marsu lahko 100-krat širše kot na Zemlji. Zasluge za sliko: Pozzobon et al, 2020.

'Tako široke cevi so lahko daljše od 40 kilometrov, zaradi česar je Luna izredna tarča za raziskovanje podzemlja in morebitno poselitev v širokih zaščitenih in stabilnih okoljih cevi iz lave,' je dejal Pozzobon. 'Slednji so tako veliki, da lahko vsebujejo celotno mestno središče Padove.'

Toda ali so stabilna okolja? Številne orbitalne slike prikazujejo strnjene cevi iz lave s strešnimi okni, ki so posejane po cevi. Po besedah ​​Mattea Massironija so stabilni, zahvaljujoč manjši gravitaciji, za porušitve in strešna okna pa so krivi udarci.

'Najpomembnejše je, da kljub impresivni dimenziji luninih cevi ostanejo dobro znotraj praga stabilnosti strehe zaradi manjše gravitacijske privlačnosti,' pojasnjuje Matteo Massironi, profesor strukturne in planetarne geologije na Oddelku za geoznanosti. Univerze v Padovi. »To pomeni, da je večina cevi lave pod gladkimi ravnicami maria nedotaknjena. Porušitvene verige, ki smo jih opazili, so morda povzročile asteroidi, ki so prebili stene cevi. To je tisto, kar je v verigi kolapsa Marius Hills zdi se, da predlaga. Iz slednjega lahko dobimo dostop do teh ogromnih podzemnih votlin.«

Ta ogromna podzemna območja bi rešila nekatere težave, povezane s habitati na Marsu in Luni. Na vrhu seznama je sevanje. Medtem ko Zemljina atmosfera in magnetosfera ohranjata življenje na Zemlji večinoma varno pred sevanjem, enako ne velja za Luno ali Mars. Dolgotrajna izpostavljenost vsem tem sevanju predstavlja veliko tveganje za nastanek raka.

Toda habitat pod vso to skalo bi bil dobro zaščiten pred kozmičnim in sončnim sevanjem. Varen bi bil tudi pred mikrometeoriti, še eno nevarnostjo, s katero se je treba spopasti. Tudi temperatura bi bila bolj stabilna. In na Marsu bi cevi in ​​jame morda lahko zagotovile izvedljiv habitat za vsako življenje, ki bi lahko obstajalo na tem planetu. Navsezadnje so tu na Zemlji jame in cevi lave specializiran habitat, ki zagotavlja zavetje prilagojenim organizmom.

Lava cevi na Zemlji in Marsu. Na levi je avstralska cev Undara Lava Tube, na desni pa Marsova cev lave v Arsia Mons. Zasluge za sliko: Pozzobon et al, 2020.

'Cevi iz lave bi lahko zagotovile stabilen ščit pred kozmičnim in sončnim sevanjem ter udarci mikrometeoritov, ki se pogosto dogajajo na površinah planetarnih teles,' je dejal soavtor Francesco Sauro. »Poleg tega imajo velik potencial za zagotavljanje okolja, v katerem se temperature ne spreminjajo od dnevnega do nočnega časa. Vesoljske agencije se zdaj zanimajo za planetarne jame in cevi iz lave, saj predstavljajo prvi korak k prihodnjim raziskavam luninega površja (glej tudi Nasin projekt Artemis) in k iskanju življenja (preteklost ali sedanjost) v podzemlju Marsa.

Toda preden se pogovor o bazah in habitatih v ceveh iz lave preveč segreje, je vredno upoštevati, da znotraj enega še nismo videli. In čeprav so bile cevi zemeljske lave raziskane, preprosto ne vemo, kako blizu bo primerjava. Zato je čas, da ena od vesoljskih agencij to da prednost pri načrtovanju in izbiri misij.

Astronavti z ESA so v okviru svojega usposabljanja že opravili nekaj raziskav lave cevi tukaj na Zemlji. Leta 2016 sta astronavta ESA Luca Parmitano in Pedro Duque raziskovala cevi iz lave in jame na španskih Kanarskih otokih. Te pokrajine se uporabljajo, ker naj bi bile zelo podobne Marsu.

Astronavti ESA v okviru svojega usposabljanja raziskujejo jame in cevi iz lave v Španiji. Zasluge slike: ESA–M. Barnabei

ESA je tudi sporočila, da bi radi slišali predloge za raziskovanje lunarne cevi lave.

»Jeseni 2019 je ESA pozvala univerze in industrije s kampanjo, v kateri so iskali ideje za razvoj tehnologij za raziskovanje lunarnih jam. Posebej iščejo sisteme, ki bi pristali na lunini površini za izvajanje misij za raziskovanje lunarnih cevi,« je povedal profesor Unibo Jo De Waele, ki je eden od avtorjev te študije in speleolog.

»Od leta 2012 v sodelovanju z nekaterimi evropskimi univerzami, vključno z Bologno in Padovo, ESA izvaja dva programa usposabljanja za astronavte, ki se osredotočata na raziskovanje podzemnih sistemov (CAVES) in planetarne geologije (PANGAEA). Ti programi vključujejo cevi lave na otoku Lanzarote. Do zdaj se je 36 astronavtov iz petih vesoljskih agencij usposabljalo za pohodništvo po jami; poleg tega je šest astronavtov in štirje strokovnjaki za misije in operacije prejeli geološko terensko usposabljanje.

Vulkan Corona na Lanzaroteju na Kanarskih otokih. Ima cevi iz lave in strešna okna, ki posnemajo razmere na Marsu. Zasluge za sliko: Pozzobon et al, 2020.

Morda bi bilo preveč ambiciozno poslati astronavte v lunarne jame lave. To so specializirana okolja tudi tukaj na Zemlji. Če bi se zgodile kakšne nesreče, bi bil poškodovan astronavt v jami na Luni zelo občutljiva situacija.

Na strani NASA znanstveniki razmišljajo o robotskem raziskovanju. Znanstveniki NASA so predlagali ' Moon Diver « poslanstvo. Za raziskovanje cevi lave na Luni bi uporabil rover, privezan na pristajalno napravo. Lander bi pristal v bližini strešnega okna, nato bi se privezani rover razporedil, da bi se povzpel do dna cevi.

Štirje paneli iz video predstavitve koncepta Moon Diver. Zasluge za sliko: KISSCaltech

Misija raziskovanja cevi lave na Marsu je verjetno zelo daleč. Toda če se bo kdaj razvil, mu ciljev ne bo manjkalo. Geološka služba Združenih držav pravi, da je na Marsu več kot 1000 kandidatov za vhode v jame.

To je zemljevid kandidatov za jame lave v postvulkanski regiji Tharsis na Marsu. Zasluge slike: USGS/Mars Global Cave Candidate Catalog.

Jasno je, da so vesoljske agencije usmerile pogled na cevi iz lave. Lunarni habitat je morda oddaljen leta ali desetletja, vendar se zdi verjetno, da ga bomo zgradili. In ko to storimo, bo potrebna posebna vrsta človeka, da bi živela v podzemni cevi lave na drugem svetu.

Več:

• Izjava za javnost: Cevi lave na Marsu in Luni so tako široke, da lahko gostijo planetarne baze
• Raziskovalna naloga: Cevi iz lave na Zemlji, Luni in Marsu: pregled njihove velikosti in morfologije, ki jo je razkrila primerjalna planetologija
• Vesolje danes: Zakaj bi morale biti cevi Lava naša glavna prednostna naloga raziskovanja na drugih svetovih