Всяка година след 1970 г. астрономи, геолози, геофизици и множество други специалисти се събират, за да участват в конференцията за лунна и планетарна наука (LPCS). Съвместно спонсорирано от Лунния и планетен институт (LPI) и космическия център на Джонсън (НАСА) на НАСА, това годишно събитие е шанс за учени от цял свят да споделят и представят най-новите планетарни изследвания относно единствената луна на Земята.
Тази година един от най-големите привличащи вниманието бяха откритията, представени във вторник, 17 март, от екип студенти от университета в Пърдю. Водено от абитуриент от Университетския отдел по земни, атмосферни и планетарни науки, изследването, което те споделиха, показва, че на Луната може да има стабилни лава тръби, достатъчно големи, за да приюти цели градове.
Освен че са цел за бъдещи геоложки и геофизични проучвания, съществуването на тези тръби също може да бъде основа за бъдещото изследване на човешкото пространство. По принцип те твърдят, че такива големи, стабилни подземни тунели могат да осигурят дом за човешки селища, предпазвайки ги от вредни космически лъчения и крайни температури.
Лава тръбите са естествени тръби, образувани от течаща лава, която се движи под повърхността в резултат на изригване на вулкан. Докато лавата се движи, външните й краища се охлаждат, образувайки втвърдена, подобна на канала кора, която се оставя след като спре потока на лавата. Известно време лунните учени спекулират дали на Луната се случват или не потоци от лава, което се доказва от наличието на сини сини роли на повърхността.
Синусните рулони са тесни вдлъбнатини в лунната повърхност, които приличат на канали, и имат извити пътеки, които се наклоняват през пейзажа като долина на река. В момента се смята, че тези рулони са останки от срутени лавови тръби или изчезнали потоци от лава, което е подкрепено от факта, че обикновено започват на мястото на изчезнал вулкан.
Тези, които са били наблюдавани на Луната в миналия диапазон с големина до 10 километра ширина и дължина на стотици километри. При този размер съществуването на стабилна тръба - т.е. тази, която не се е срутила, за да образува синусен рулон - би била достатъчно голяма, за да побере голям град.
За целите на своето проучване екипът на Пърдю проучи дали лава тръби от същия мащаб могат да съществуват под земята. Те откриха, че стабилността на лава тръба зависи от редица променливи - включително ширина, дебелина на покрива и напрежение на охладената лава. той изследователи също моделира лава тръби със стени, създадени от лава, поставени в един дебел слой и с лава, поставена в много тънки слоеве.
Дейвид Блеър, абитуриент в катедрата на Земята, атмосферата и планетарните науки в Пърди, ръководи проучването, което изследва дали празните лавови тръби с широчина над 1 километър могат да останат структурно стабилни на Луната.
„Нашата работа е донякъде уникална по това, че сме комбинирали таланта на хора от различни отдели в Пърдю“, заяви Блеър пред Space Magazine чрез имейл. „С ръководство на проф. Бобет (професор по строително инженерство) успяхме да включим модерно разбиране на механиката на скалите в нашите компютърни модели лавални тръби, за да видим как те всъщност могат да се провалят и да се счупят под лунната гравитация.“
За целите на своите изследвания екипът конструира редица модели лава тръби с различни размери и с различна дебелина на покрива, за да тества за стабилност. Това се състоеше в това, че те проверяваха всеки модел, за да проверят дали предсказва отказ навсякъде в покрива на лава.
„Това, което открихме, беше изненадващо“, продължи Блеър, „по отношение на това, че много по-големи тръби от лава са теоретично възможни, отколкото се смяташе преди. Дори с покрив с дебелина само няколко метра, лава тръби на километър ширина може да бъде в състояние да стои изправен. Причината, обаче, е малко по-малко изненадваща. Последната работа, която бихме могли да намерим по темата, е отАполон ера и използва много по-просто сближаване на формата на тръбата от лава - плоска греда за покрив.
Изследването, за което той се позовава, „За произхода на лунните синусни роли“, е публикувано през 1969 г. в списанието Съвременна геология, В него професорите Грили, Обербек и Куейде изтъкнаха аргумента, че образуването на синусови ролки е обвързано с срутването на тръбите за потока от лава и че стабилните все още могат да съществуват. Изчислявайки за покрив с плоска греда, тяхната работа намери максимален размер на тръбата от лава малко под 400 m.
„Нашите модели използват геометрия, по-подобна на тази, която се вижда в лава на тръбите на Земята“, каза Блеър, „нещо като полуелиптична форма с дъгообразен покрив. Фактът, че сводестият покрив позволява по-голяма лава тръба да стои изправена, има смисъл: хората са знаели още от древността, че дъгообразните покриви позволяват на тунели или мостове да стоят стоящи с по-широки разстояния. "
Проучването Purdue също се основава на предишни проучвания, проведени от JAXA и НАСА, където изображения на „небесни светлини“ на Луната - т.е. дупки в лунната повърхност - потвърдиха наличието на каверни с дължина поне няколко десетки метра. Данните от лунната лаборатория за възстановяване и вътрешна гравитация на НАСА (GRAIL), които показаха големи разлики в дебелината на лунната кора, все още се интерпретират, но също могат да бъдат индикация за големи подземни вдлъбнатини.
В резултат на това Блеър е уверен, че тяхната работа отваря нови и осъществими обяснения за много различни видове наблюдения, които са правени преди. Преди това беше непосилно, че на Луната могат да съществуват големи, стабилни пещери. Но благодарение на теоретичното проучване на неговия екип, сега е известно, че при подходящи условия е възможно най-малко.
Друг вълнуващ аспект, който тази работа е последиците, които предлага за бъдещи проучвания и дори колонизация на Луната. Вече въпросът за защита от радиация е голям. Като се има предвид, че Луната няма атмосфера, колонистите и селскостопанските операции няма да имат естествена защита от космическите лъчи.
„Геологически стабилните тръби от лава биха били абсолютно благодат за изследването на човешкото пространство“, коментира Блеър. „Пещера като тази може да бъде наистина идеално място за изграждане на лунна база и като цяло за поддържане на устойчиво човешко присъствие на Луната. Слизайки под повърхността дори на няколко метра, изведнъж смекчавате много от проблемите с опита да обитавате лунната повърхност. "
По принцип, освен защита от радиация, подземна основа би заобиколила проблемите на микрометеоритите и екстремните промени в температурата, които са често срещани на лунната повърхност. Нещо повече, стабилните, подземни лавови тръби също могат да улеснят задачата за натиск върху основата за обитаване на човека.
"Хората са изучавали и говорили за всички тези неща преди", добави Блеър, "но нашата работа показва, че тези възможности могат потенциално да съществуват - сега просто трябва да ги намерим. Хората живеят в пещери от самото начало и това може да има смисъл и на Луната! ”
В допълнение към Мелош, Блеър и Бобет, членовете на екипа включват Лоик Чапаз и Рохан Соуд, аспиранти в Школата по аеронавтика и космонавтика; Катлийн Хоуъл, професор Хю Ло от Пърдю по аеронавигационна и космонавтика; Анди М. Фрийд, доцент по земни, атмосферни и планетарни науки; и Колин Милбъри, докторски научен сътрудник в катедрата по земни, атмосферни и планетарни науки.
