Lava cijevi na Mjesecu i Marsu su stvarno, stvarno velike. Dovoljno velik da stane u cijelu planetarnu bazu

Mogu li cijevi lave na Mjesecu i Marsu igrati ulogu u uspostavljanju ljudske prisutnosti na tim svjetovima? Vjerojatno, prema timu istraživača. Njihova nova studija pokazuje da bi lunarne i marsovske cijevi lave mogle biti ogromne i lako dovoljno velike da smjeste bazu.

I Mjesec i Mars su svojedobno bili vulkanski aktivni, a sva ta aktivnost ostavila je traga na oba svijeta. Na Marsu se nalazi najveći vulkan u Sunčevom sustavu, Olympus Mons, kao i brojne cijevi lave. Mjesec nema vulkane, ali orbiteri su uočili lava cijevi na površini. A te cijevi privlače sve više pažnje, budući da se oblikuju budući planovi za nekakvo stanište na oba svijeta.

Tim istraživača s talijanskih sveučilišta završio je novu studiju o ovim cijevima. Njegov naslov je ' Cijevi od lave na Zemlji, Mjesecu i Marsu: pregled njihove veličine i morfologije otkriven komparativnom planetologijom. ” Glavni autor je Riccardo Pozzobon, planetarni geolog na Odjelu za geoznanost Sveučilišta u Padovi. Studija je objavljena u časopisu Earth-Science Reviews.

Dokazi za lava cijevi - ili pirodute - na Marsu i Mjesecu su u obliku dugih vijugastih izdignutih kanala i u takozvanim 'svjetlarima', gdje je krov cijevi od lave upao. Postoji mnogo orbiter slike ovih značajki, iako nažalost još nisu istražene.

Ovo je izrezana verzija HiRISE slike svjetlarnika iz cijevi od lave na marsovskom vulkanu Pavonis Mons. Zasluge slike: NASA / Laboratorij za mlazni pogon / Sveučilište Arizone – http://hirise.lpl.arizona.edu/ESP_023531_1840, javno vlasništvo, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20314169

U svom radu autori pišu da su „na Mjesecu podzemne šupljine zaključene iz nekoliko svjetlarnika u glatkim ravnicama Maria i potkrijepljene gravimetrijom i radarskim sonderom, dok je na Marsu nekoliko dubokih svjetlarnika identificirano na tokovima lave s upadljivim sličnostima sa kopnenim slučajevima .”

“Možemo pronaći lava cijevi na planeti Zemlji, ali i na podzemlju Mjeseca i Marsa prema slikama visoke rezolucije krovnih prozora lava cijevi koje su snimile međuplanetarne sonde. Dokazi cijevi od lave često su se zaključivali promatranjem linearnih šupljina i vijugavih kolapsnih lanaca gdje su galerije popucale”, objasnio je koautor Francesco Sauro u priopćenje za javnost .

Spektakularan pogled s visokog sunca na krater jame Mare Tranquillitatis koji otkriva kamene gromade na inače glatkom podu. Jama od 100 metara može omogućiti pristup lunarnoj cijevi lave. Zasluge slike: NASA/GSFC/Sveučilište Arizona State – http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA13518, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=54853313

Kako bi ih pokušali bolje razumjeti, autori novog rada napravili su pregled lava cijevi na Zemlji, a zatim ih usporedili s podacima s Marsa i Mjeseca.

“Ovi kolapsni lanci predstavljaju idealne pristupe ili prozore za istraživanje podzemlja. Morfološki površinski izraz lava cijevi na Marsu i Mjesecu sličan je njihovom zemaljskom dvojniku. Speleolozi temeljito proučavao cijevi od lave na Zemlji na Havajima, Kanarskim otocima, Australiji i Islandu”, rekao je Sauro.

Slika cijevi od lave na Marsovom Alba Monsu, s NASA-inog Viking Orbitera. Zasluge za sliku: NASA

Cijevi od lave nastaju tekućom lavom. Kako se vanjska strana lave koja teče hladi i stvrdnjava, ona formira cijev kroz koju teče tekuća lava. Ta lava može iscuriti iz cijevi, ostavljajući šuplju strukturu koja može putovati dug put i biti vrlo voluminozna. Na Zemlji, najduža cijev lave je pećina Kazamura na Havajima. Dugačak je 65,5 km (40,7 milja). Ponekad su vidljivi iz linearnih lanaca jama na površini koji su povezani linearno pod zemljom.

Ipak, postoji ključna razlika između cijevi lave na Zemlji i drugim mjestima. Na Zemlji, lava cijevi i njihovi krovni prozori nastaju zbog vulkanske aktivnosti. No, na Mjesecu i Marsu, neke cijevi i krovni prozori mogu nastati uslijed udarnog taljenja i drugih procesa. “Isto tako”, pišu autori, “na Mjesecu nisu svi krovni prozori nastali u vulkanskim terenima, već i u udarnim topljenjima, pa su u tim slučajevima vjerojatno drugi procesi odgovorni za njihovo nastajanje. Iz tih razloga, svaka studija koja ima za cilj identificirati kolaps cijevi lave i kandidate za svjetlarnik na površini ovih planetarnih tijela mora slijediti rigorozan pristup temeljen na geomorfološkoj usporedbi sa zemaljskim analozima.”

Ova slika iz studije prikazuje glavne morfološke i morfometrijske karakteristike tektonskih lanaca jama na Marsu (l) i na Mjesecu (r). Za više informacija pogledajte studiju. Zasluge za sliku: Pozzobon et al, 2020.

Autori su željeli način kvantificiranja lunarnih i marsovskih cijevi lave te razumjeti njihovu morfologiju. Iako nikada nismo istraživali ove cijevi ni na jednom svijetu, dostupno je mnogo orbitalnih podataka. To je bilo ključno za ovu studiju.

“Izmjerili smo veličinu i prikupili morfologiju lunarnih i marsovskih kolapsnih lanaca (kolapsirane lava cijevi), koristeći digitalni modeli terena (DTM), koje smo dobili putem satelitskih stereoskopskih slika i laserske altimetrije snimljene međuplanetarnim sondama”, rekao je Riccardo Pozzobon. “Potom smo usporedili ove podatke s topografskim studijama o sličnim kolapsnim lancima na površini Zemlje i s laserskim skeniranjem unutrašnjosti lava cijevi na Lanzaroteu i Galapagosu. Ovi su nam podaci omogućili da uspostavimo ograničenje odnosa između kolapsnih lanaca i podzemnih šupljina koje su još netaknute.”

Ono što su otkrili je da zemaljske cijevi lave blijede u usporedbi s njihovim lunarnim i marsovskim kolegama. Zemaljske cijevi imaju promjere u rasponu od 10 do 100 metara (33 do 330 stopa). Ali marsovske cijevi su oko 100 puta šire od toga, a lunarne cijevi su u usporedbi s tim ogromnim: 1000 puta šire. Razlika je zbog niže gravitacije na oba svijeta i njenog učinka na vulkanizam.

Ova slika iz studije prikazuje neke cijevi, ventilacijske otvore i krovne prozore na vulkanu Arsia Mons na Marsu. Prema studiji, cijevi od lave na Marsu mogu biti 100 puta šire nego na Zemlji. Zasluge za sliku: Pozzobon et al, 2020.

'Ovako široke cijevi mogu biti dulje od 40 kilometara, što Mjesec čini izvanrednim ciljem za podzemna istraživanja i potencijalno naseljavanje u širokom zaštićenom i stabilnom okruženju cijevi od lave', rekao je Pozzobon. 'Potonji su toliko veliki da mogu sadržavati cijelo središte Padove.'

Ali jesu li to stabilna okruženja? Mnoge orbitalne slike prikazuju urušene cijevi od lave, s krovnim prozorima koji su prošarani cijevima. Prema Matteu Massironiju, stabilni su, zahvaljujući nižoj gravitaciji, a za urušavanje su krivi udarci i krovni prozori.

“Ono što je najvažnije jest da, unatoč impresivnoj dimenziji lunarnih cijevi, one ostaju dobro unutar praga stabilnosti krova zbog niže gravitacijske privlačnosti”, objašnjava Matteo Massironi, profesor strukturne i planetarne geologije na Odjelu za geoznanosti. Sveučilišta u Padovi. “To znači da je većina cijevi lave ispod maria glatkih ravnica netaknuta. Lanci kolapsa koje smo primijetili mogli su biti uzrokovani asteroidima koji probijaju stijenke cijevi. To je ono u čemu je kolaps Marius Hills čini se da sugerira. Od potonjeg možemo dobiti pristup ovim ogromnim podzemnim šupljinama.”

Ova golema podzemna područja riješila bi neke od problema povezanih sa staništima na Marsu i Mjesecu. Na vrhu liste je zračenje. Iako Zemljina atmosfera i magnetosfera čuvaju život na Zemlji uglavnom sigurnim od radijacije, isto ne vrijedi ni za Mjesec ni za Mars. Dugotrajno izlaganje svom tom zračenju predstavlja značajan rizik od raka.

Ali stanište ispod cijele te stijene bilo bi dobro zaštićeno i od kozmičkog zračenja i od sunčevog zračenja. Također bi bio siguran od mikrometeorita, još jedne opasnosti s kojom se treba boriti. Temperatura bi također bila stabilnija. A na Marsu bi cijevi i špilje mogle pružiti održivo stanište za bilo koji život koji bi mogao postojati na tom planetu. Uostalom, ovdje na Zemlji špilje i cijevi od lave su specijalizirano stanište koje pruža utočište prilagođenim organizmima.

Cijevi od lave na Zemlji i Marsu. S lijeve strane je australska cijev Undara Lava Tube, a s desne strane Marsova cijev lave u Arsia Mons. Zasluge za sliku: Pozzobon et al, 2020.

“Cijeve od lave mogle bi osigurati stabilne štitove od kozmičkog i sunčevog zračenja i udara mikrometeorita koji se često događaju na površinama planetarnih tijela”, rekao je koautor Francesco Sauro. “Štoviše, imaju veliki potencijal za stvaranje okruženja u kojem temperature ne variraju od dana do noći. Svemirske agencije sada su zainteresirane za planetarne špilje i cijevi od lave, jer one predstavljaju prvi korak prema budućim istraživanjima površine Mjeseca (vidi i NASA-in projekt Artemis) i prema pronalaženju života (prošlosti ili sadašnjosti) u podzemlju Marsa.”

Ali prije nego što se razgovor o bazama i staništima u cijevima od lave previše zagrije, vrijedi imati na umu da u njima još nismo vidjeli. I dok su zemaljske cijevi lave istražene, jednostavno ne znamo koliko će usporedba doista biti bliska. Stoga je vrijeme da jedna od svemirskih agencija to odredi prioritet u planiranju i odabiru misije.

Astronauti iz ESA-e već su istraživali lava cijev ovdje na Zemlji kao dio svoje obuke. Godine 2016. astronauti ESA-e Luca Parmitano i Pedro Duque istraživali su cijevi i špilje lave na španjolskim Kanarskim otocima. Ovi krajolici se koriste jer se smatra da su vrlo slični Marsu.

ESA-ini astronauti istražuju špilje i cijevi od lave u Španjolskoj u sklopu svoje obuke. Zasluge za sliku: ESA–M. Barnabei

ESA je također objavila da bi željela čuti prijedloge za istraživanje lunarne lava cijevi.

“U jesen 2019., ESA je pozvala sveučilišta i industrije s kampanjom tražeći ideje za razvoj tehnologija za istraživanje lunarnih špilja. Oni posebno traže sustave koji bi sletjeli na mjesečevu površinu za obavljanje misija istraživanja lunarnih cijevi”, rekao je profesor s Uniboa Jo De Waele, koji je jedan od autora ove studije i speleolog.

“Od 2012. godine, u suradnji s nekim europskim sveučilištima, uključujući Bolognu i Padovu, ESA provodi dva programa obuke za astronaute s naglaskom na istraživanje podzemnih sustava (CAVES) i planetarne geologije (PANGAEA). Ovi programi uključuju lava cijevi na otoku Lanzarote. Do sada je 36 astronauta iz pet svemirskih agencija prošlo obuku za planinarenje po špiljama; štoviše, šest astronauta i četiri specijalista za misije i operacije prošlo je terensku geološki trening.”

Vulkan Corona na Lanzaroteu na Kanarskim otocima. Sadrži cijevi od lave i krovne prozore koji oponašaju uvjete na Marsu. Zasluge za sliku: Pozzobon et al, 2020.

Moglo bi se smatrati preambicioznim slati astronaute u lunarne pećine lave. Oni su specijalizirana okruženja čak i ovdje na Zemlji. Da je bilo nesreća, ozlijeđeni astronaut u špilji na Mjesecu bila bi vrlo delikatna situacija.

Što se tiče NASA-ine stvari, znanstvenici razmišljaju o robotskom istraživanju. NASA-ini znanstvenici predložili su “ Moon Diver ' misija. Koristio bi rover vezan za lender za istraživanje lava cijevi na Mjesecu. Lender bi sletio u blizini krovnog prozora, a zatim bi se privezani rover aktivirao da se spusti do dna cijevi.

Četiri panela iz video prezentacije o konceptu Moon Diver. Zasluge za sliku: KISSCaltech

Misija istraživanja lava cijevi na Marsu vjerojatno je daleko, daleko. Ali ako se ikad razvije, neće mu nedostajati ciljeva. Geološka služba Sjedinjenih Država kaže da na Marsu postoji preko 1000 kandidata za ulaz u špilje.

Ovo je karta kandidata za špilje lave u postvulkanskoj regiji Tharsis na Marsu. Zasluge slike: USGS/Mars Global Cave Candidate Catalog.

Jasno je da su svemirske agencije bacile pogled na cijevi od lave. Mjesečevo stanište može biti udaljeno godinama ili desetljećima, ali čini se vjerojatnim da ćemo ga izgraditi. A kada to učinimo, bit će potrebna posebna vrsta čovjeka da živi u podzemnoj cijevi lave na drugom svijetu.

Više:

• Priopćenje za javnost: Cijevi od lave na Marsu i Mjesecu toliko su široke da mogu ugostiti planetarne baze
• Znanstveni rad: Cijevi od lave na Zemlji, Mjesecu i Marsu: pregled njihove veličine i morfologije otkriven komparativnom planetologijom
• Svemir danas: Zašto bi cijevi od lave trebale biti naš glavni prioritet istraživanja na drugim svjetovima