Щороку, починаючи з 1970 року, астрономи, геологи, геофізики та безліч інших фахівців збираються для участі у Місячній та планетарній науковій конференції (LPCS). Цю щорічну подію спільно спонсорував Місячний та планетарний інститут (LPI) та космічний центр Джонсона (NASA) NASA, це шанс для науковців з усього світу поділитися та представити новітні планетарні дослідження, що стосуються єдиного Місяця Землі.
Цього року однією з найбільших привертаючих уваги стали результати, представлені у вівторок, 17 березня, командою студентів університету Пердю. Під керівництвом аспіранта кафедри наук про землю, атмосферу та планети в університеті, дослідження, яке вони поділили, свідчить про те, що на Місяці можуть бути стійкі лавові трубки, достатньо великі, щоб розмістити цілі міста.
Окрім того, що вони є ціллю для майбутніх геологічних та геофізичних досліджень, існування цих трубок також може стати благом для майбутнього космосу людини. В основному, вони стверджували, що такі великі стійкі підземні тунелі можуть забезпечити житло для людських поселень, захищаючи їх від шкідливого космічного випромінювання та крайніх температур.
Лавові трубки - це природні трубопроводи, що утворюються при течії лави, яка рухається під поверхнею внаслідок виверження вулкана. По мірі переміщення лави зовнішні краї її охолоджуються, утворюючи затверділу, каналеподібну кірку, яку залишають позаду, коли припиняється потік лави. Протягом деякого часу місячні вчені спекулюють, чи трапляються потоки лави на Місяці, про що свідчить наявність на поверхні синусових рулонів.
Синусоподібні рулони - це вузькі западини в місячній поверхні, що нагадують канали, і мають вигнуті доріжки, що меандрують по ландшафту, як долина річки. В даний час вважається, що ці рулони - це залишки зруйнованих лавових труб або вимерлих потоків лави, що підкріплюється тим фактом, що вони зазвичай починаються на місці вимерлого вулкана.
Ті, які спостерігалися на Місяці в минулому діапазоні розміром до 10 кілометрів в ширину і сотні кілометрів в довжину. При такому розмірі існування стійкої трубки - тобто такої, яка не руйнувалась, щоб утворити синусну рулону - була б достатньо великою для розміщення великого міста.
Заради свого дослідження команда Пердю дослідила, чи можуть під землею існувати лавові трубки такого ж масштабу. Вони виявили, що стійкість лавової трубки залежить від ряду змінних - включаючи ширину, товщину даху та напружений стан охолодженої лави. Він також моделював лавові трубки зі стінами, створеними лавою, розміщеними в один товстий шар, і лавою, розміщеною у багатьох тонких шарах.
Девід Блер, аспірант кафедри Землі, атмосфери та планетарних наук Перді, керував дослідженням, яке вивчало, чи можуть порожні труби лави шириною більше 1 кілометра залишатися структурно стійкими на Місяці.
"Наша робота дещо унікальна тим, що ми поєднали таланти людей з різних департаментів Пердю", - заявила Блер для журналу Space Magazine електронною поштою. "За керівництвом професора Бобета (професора з цивільного будівництва) ми змогли включити сучасне розуміння механіки гірських порід у наші комп’ютерні моделі лавових труб, щоб побачити, як вони насправді можуть вийти з ладу і зламатися при місячному тяжінні".
Заради своїх досліджень команда побудувала ряд моделей лавових труб різного розміру та з різною товщиною даху для перевірки стійкості. Вони полягали в тому, щоб вони перевіряли кожну модель, щоб побачити, чи не передбачає вона провал де-небудь на даху лавової трубки.
«Те, що ми знайшли, було дивовижним, - продовжував Блер, - в тому, що набагато більші труби лави теоретично можливі, ніж те, що вважалося раніше. Навіть із покрівлею товщиною лише кілька метрів, лавові труби завширше кілометра можуть залишатися стоячи. Причина, однак, трохи менше дивує. Остання робота, яку ми могли б знайти на цю тему, - зАполлон епохи, і використовував набагато простіше наближення форми лавової трубки - плоский брус для даху.
Дослідження, про яке він посилається, "Про походження місячних синусових качанів", було опубліковане в 1969 р. У журналі Сучасна геологія. У ній професори Грілі, Обербек та Квайде висунули аргумент, що утворення синусових котушок пов'язане з обваленням труб лавового потоку і що стійкі ще можуть існувати. Розрахувавши для даху з плоскою балкою, їх робота знайшла максимальний розмір труби лави трохи менше 400 м.
"Наші моделі використовують геометрію, більш схожу з тією, що спостерігається на лавових трубах на Землі", - сказала Блер, - свого роду напівеліптичної форми з арочним дахом. Той факт, що арочний дах дозволяє більшій лаві стояти, має сенс: люди знали ще з античності, що арочні дахи дозволяють тунелям чи мостам стояти стоячи з ширшими прольотами ».
Дослідження Пердю також ґрунтується на попередніх дослідженнях, проведених JAXA та NASA, де зображення «мансардних вікон» на Місяці - тобто отвори в місячній поверхні - підтвердили наявність каверн на протязі не менше кількох десятків метрів. Дані з лунної лабораторії відновлення і внутрішньої сили тяжіння НАСА (GRAIL), яка показала великі зміни в товщині лунної кори, все ще інтерпретуються, але також можуть бути свідченням великих надр.
Як результат, Блер впевнений, що їхня робота відкриває нові і здійсненні пояснення для багатьох різних типів спостережень, які були зроблені раніше. Раніше було незбагненно, що на Місяці можуть існувати великі стійкі печери. Але завдяки теоретичному дослідженню його команди зараз відомо, що в належних умовах це найменш можливо.
Ще один захоплюючий аспект цього твору - це наслідки, які він пропонує для майбутніх розвідок і навіть колонізації на Місяці. Вже зараз питання захисту від радіації є великим. Враховуючи, що на Місяці немає атмосфери, колоністи та сільськогосподарські операції не матимуть природного екранування від космічних променів.
"Геологічно стійкі трубки лави були б абсолютно користю для дослідження космосу людини", - прокоментувала Блер. "Така печера могла б бути справді ідеальним місцем для побудови місячної бази і взагалі для підтримки постійної присутності людини на Місяці. Проходячи під поверхнею навіть на кілька метрів, ви раптом пом’якшите безліч проблем із спробою заселити місячну поверхню ».
В основному, крім захисту від радіації, підземна основа може уникати проблем мікрометеоритів та надзвичайних змін температури, які є звичайними на місячній поверхні. Більше того, стабільні підземні лавові трубки також можуть полегшити завдання тиску основи для проживання людини.
"Люди вивчали і говорили про все це раніше", - додав Блер, - але наша робота показує, що такі можливості можуть потенційно існувати - тепер ми просто повинні їх знайти. Люди живуть у печерах з самого початку, і це може мати сенс і на Місяці! "
Окрім Мелоша, Блера та Бобета, членами команди є Лоїк Чаппаз та Рохан Суд, аспіранти Школи аеронавтики та космонавтики; Кетлін Хоуелл, професор Хью Ло Пердю з аеронавігаційної та космонавтики; Енді М. Фрід, доцент з питань земних, атмосферних та планетарних наук; та Коллін Мілбері, докторський науковий співробітник відділу наук про землю, атмосферу та планети.
