С тех пор, как Нил Армстронг впервые ступил на Луну, ученые размышляли над идеей создания там потенциальных колоний (а совсем недавно - обнаружения потенциальных признаков жизни на Марсе). Но экстремальные колебания температуры, космическая радиация и микрометеоритный дождь (в просторечии известный как космическая пыль) создают проблемы для человеческих раскопок как на Луне, так и на Марсе, пишет доктор Франческо Сауро из учебной программы Европейского космического агентства (ЕКА) Пангея и пещеры. Однако астробиологи находятся в процессе изучения изящных геологических структур, которые могли бы служить естественным убежищем от этих суровых элементов: лавовых труб.
Что такое лавовые трубы?
«Лавовые трубки - это пещеры, вырезанные из текущей лавы, которая в конечном итоге вытекает, оставляя подповерхностную пустоту», - сообщил по электронной почте доктор Риккардо Поццобон из Департамента наук о Земле Университета Падуи. Поцзобон был в авангарде европейских исследований лавовых труб.
Хотя существуют различные типы лавовых трубчатых образований, эти пещеры часто формируются из жидкой базальтовой лавы, которая стекает по склону подобно склону вулкана. По словам доктора Ричарда Левейе, когда самая внешняя часть потока горячей лавы соприкасается с холодным воздухом, она быстро остывает, образуя затвердевшую корку. Левей является адъюнкт-профессором факультета наук о Земле и планетах Университета Макгилла и членом Космического института Макгилла. Но жидкая лава продолжает течь, как вода, по каналу под этой недавно затвердевшей поверхностью. В какой-то момент эта жидкая лава вытекает и остывает под поверхностью, образуя изогнутую трубчатую структуру. Бум - рождается лавовая труба.
«И такие виды лавы, как мы знаем, извергались на Луне и на Марсе. Поэтому мы ожидаем найти лавовые трубки на Луне и на Марсе», - говорит Левей.
Внеземные лавовые трубы
Геологи знают лавовые трубки из вулканических областей на Гавайях или в Исландии, но они также стали ходовым товаром в сообществе астробиологов из-за изображений с высоким разрешением, указывающих на то, что лавовые трубки могут существовать на Луне и Марсе. Возьмем, к примеру, эти фотографии, сделанные космическим кораблем SELENE/Kaguya Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) потенциально разрушившейся лавовой трубки в области Луны, известной как Mare Ingenii. В 2009 году JAXA также обнаружило вертикальную яму глубиной от 262 до 295 футов (от 80 до 90 метров) - вероятно, лунную лавовую трубу - в районе вулканических холмов Мариус..
Многие участки, считающиеся лавовыми трубами, такие как дыра Мариус-Хиллз, обнаруживаются по наличию «извилистых бороздок» или извилистых каналов. А совсем недавно Институт SETI объявил об открытии возможных «световых люков» или отверстий лавовых труб в кратере Филолай около Северного полюса Луны, используя изображения, полученные с орбитального аппарата NASA Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).
Но лавовые трубы - дело непростое. Научные технологии все еще догоняют в идентификации этих подземных мест обитания. «Основная трудность связана с тем, что лавовые трубы - это, по сути, подземные структуры. Очень немногие инструменты способны выполнять прямые измерения подземных структур», - говорит Леонардо Каррер из Лаборатории дистанционного зондирования (RSLab) Университета Тренто в электронном письме. Но команда Каррера работает над модернизацией технологии и, таким образом, поможет будущему заселению людьми этих лунных пещер. Технология включает в себя использование радара, который может обнаруживать лавовые трубки с орбиты на основе их «уникальных электромагнитных сигнатур», исследовать «ниже поверхности Луны с помощью низкочастотных электромагнитных волн и [измерять] отраженные сигналы." Отражения дают представление о характеристиках лавовых труб, таких как форма, размер и состав.
Но ясно одно. Лавовые трубки на Луне и Марсе бесценны как естественные места обитания - или, по крайней мере, служат удобным хранилищем между космическими миссиями. «Эти пустоты, если они будут доступны, могут быть использованы не только для поселения людей, но и для хранения материалов», - говорит Поззобон.
Использование лавовых труб Земли для изучения жизни на других планетах
Тем временем, вернувшись на Землю, ученые готовятся к будущим миссиям на Луну и Марс, ныряя в пещеры. Pangea - программа, разработанная Европейским космическим агентством, которая готовит европейских астронавтов к исследованию других планет. Один из его проектов касается лавовой трубы Corona длиной 4,9 мили (8 километров) в Лансароте, Испания. По словам Сауро, который является дизайнером курса для Pangaea, команда провела расширенное картирование трубы, в результате чего была создана «самая полная 3D-модель лавовой трубы на Земле с точностью до миллиметра».«Они также тестируют новых роботов или вездеходов, чтобы определить, как лучше всего перемещаться по этим трубам, развивая более глубокое понимание проблем, связанных с вторжениями в лавовые трубы на других планетах в процессе..
Другие исследователи также проявили интерес к изучению микробиологии лавовых трубок, сосредоточив свои усилия на Национальном памятнике «Лавовые пласты» в Калифорнии. Левейе, который возглавляет этот проект, финансируемый Канадским космическим агентством, говорит, что его команда собирается исследовать лавовые трубы в качестве среды обитания микроорганизмов, которые могут оставлять следы или «биосигнатуры» через определенные минералы и, таким образом, указывать на присутствие жизни когда-то. время на красной планете. «И, конечно же, большой вопрос: «Как мы сможем попасть в одну из этих пещер с лавовыми трубами [на Марсе], которые здесь, на Земле, совершенно неправильной формы?», - говорит Левей.
Так в чем же разница между лавовыми трубками на Земле и их лунными и марсианскими аналогами? Ну, гравитация, например. Поцзобон цитирует миссию NASA Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL), которая, по его словам, обнаружила «огромные подповерхностные пустоты» или потенциальные лавовые трубки под лунной поверхностью. Он описывает, как более низкая гравитация на Луне и Марсе значительно влияет на размер лавовых трубок. Трубы на Марсе могут достигать 820 футов (250 метров) в ширину, а трубы на Луне могут достигать колоссальных 3 281 футов (1 километр) в поперечнике. Поццобон отмечает еще один важный эффект более низкой гравитации, которая стабилизирует крыши этих труб и вызывает меньше обрушений - особенно на Луне - тем самым создавая потенциально более безопасное жилище для человеческого жилья. Но в остальном лавовые трубки на Земле довольно похожи по составу и структуре на лунные и марсианские и служат отличным ориентиром для исследователей.
Потенциал лунных пещер и возможных поселений людей взбудоражил многих людей. Даже Белый дом делает ставку на лунные колонии в ближайшем будущем. И возможность ответить, существовала ли жизнь - или может ли она все еще процветать - в пещерах на Марсе, является заманчивой для исследователей космоса. Но если вам интересно, будут ли найдены марсиане, слоняющиеся вокруг этих лавовых трубок на красной планете, ответ, скорее всего, будет отрицательным, если только вы не считаете микробных тварей. Радиация, сухая окружающая среда и низкие температуры делают планету негостеприимной для большинства форм жизни. «Очевидных признаков жизни нет, поэтому большинство ученых согласились бы с тем, что если бы жизнь существовала в недрах, она была бы микробной или бактериальной по форме», - говорит Левей.
Интересно
В то время как использование наземных вездеходов для доступа к лавовым трубам на Луне и Марсе может быть затруднено из-за условий на поверхности, для помощи в этих исследованиях разрабатываются другие устройства, в том числе карабкающиеся и прыгающие пит-боты и летающие вертолетоподобные транспортные средства., подобные которым могут появиться в миссии марсохода НАСА 2020 года.
Часто задаваемые вопросы о лавовых трубках
Опасны ли лавовые трубы?
Сниженная гравитация на Луне стабилизирует своды лавовых труб, поэтому обрушений становится меньше. Это делает их потенциальными жилищами для проживания людей на Луне.
Что означает лавовая труба?
Лавовые трубы - это просто пещеры, вырезанные из вытекшей лавы. Осталась подземная пустота или лавовая труба.
Как образуются лавовые пещеры?
Эти пещеры часто формируются из жидкой базальтовой лавы, которая стекает по склону подобно склону вулкана. Когда самая внешняя часть потока горячей лавы вступает в контакт с холодным воздухом, она быстро остывает, образуя затвердевшую корку. Но жидкая лава продолжает течь, как вода, по каналу под этой недавно затвердевшей поверхностью. В какой-то момент эта жидкая лава вытекает и остывает под поверхностью, образуя изогнутую трубчатую структуру.
Есть ли на Луне лавовые трубки?
Геологи знают о лавовых трубах из вулканических районов на Гавайях или в Исландии, но они также нашли доказательства того, что лавовые трубы, вероятно, существуют на Луне и Марсе, благодаря изображениям с высоким разрешением.
Где находится самая длинная сплошная лавовая труба в США?
Пещера Казумура на острове Гавайи недалеко от Килауэа насчитывает 40,7 миль (65,5 км) в длину и 3 614 футов (1 102 метра) в глубину. Это делает его самой длинной и глубокой лавовой трубой в США и мире. Пещера обезьян в Скамании, штат Вашингтон, на южной стороне горы Сент-Хеленс, простирается на 2,5 мили в длину, что делает ее самой длинной лавовой трубой в континентальной части Соединенных Штатов.