Svake godine od 1970. astronomi, geolozi, geofizičari i niz drugih stručnjaka okupljaju se kako bi sudjelovali na Lunarnoj i planetarnoj znanstvenoj konferenciji (LPCS). Ovaj zajednički sponzorirani od strane Mjesečevog i planetarnog instituta (LPI) i NASA-inog svemirskog centra Johnson (JSC) prilika je za naučnike iz cijelog svijeta da podijele i predstave najnovija planetarna istraživanja koja se odnose na jedini Zemljin mjesec.
Ove godine, jedno od najvećih privlačenja pozornosti bili su nalazi koje je u utorak, 17. ožujka, predstavio tim studenata sa Sveučilišta Purdue. Pod vodstvom diplomiranog studenta sa sveučilišnog odjela za Zemlju, atmosferu i planetarne znanosti, studija koju su podijelili ukazuje da na Mjesecu mogu postojati stabilne lava cijevi, dovoljno velike da mogu smjestiti čitave gradove.
Osim što su meta budućih geoloških i geofizičkih studija, postojanje ovih cijevi moglo bi biti i blagodat za buduće istraživanje ljudskog svemira. U osnovi, tvrdili su, tako veliki, stabilni podzemni tuneli mogu pružiti dom ljudskim naseljima, štiteći ih od štetnog kozmičkog zračenja i ekstremnih temperatura.
Lava cijevi su prirodni vodovi nastali tekućom lavom koja se kreće ispod površine kao rezultat erupcije vulkana. Kako se lava pomiče, njeni se vanjski rubovi hlade, tvoreći očvrsnutu kore sličnu kanalu koja je zaostala nakon zaustavljanja protoka lave. Lunarni znanstvenici već neko vrijeme nagađaju hoće li se na Mjesecu dogoditi tok lave ili ne, o čemu svjedoči prisustvo površinskih valjaka na površini.
Sinasti rili su uske udubljenja na mjesečevoj površini koja nalikuju kanalima i imaju zakrivljene staze koje vijugaju kroz krajolik poput riječne doline. Trenutno se vjeruje da su ovi valjci ostaci urušenih lavastih cijevi ili izumrli tokovi lave, što potkrepljuje činjenica što obično započinju na mjestu izumrlog vulkana.
Oni koji su na prošlom mjesecu primijećeni na rasponu širine do 10 kilometara i duljine stotina kilometara. U takvoj veličini postojanje stabilne cijevi - tj. Ona koja se nije srušila da bi oblikovala zgusnutu rolu - bila bi dovoljno velika da primi veliki grad.
Za potrebe svoje studije, tim Purduea istražio je mogu li podzemne cijevi jednake razmjere postojati pod zemljom. Otkrili su da stabilnost lave cijevi ovisi o brojnim varijablama - uključujući širinu, debljinu krova i stanje napona ohlađene lave. istraživači su također modelirali lavaste cijevi sa zidovima koje je stvorila lava smještena u jednom debelom sloju i s lavom smještenom u mnogim tankim slojevima.
David Blair, diplomski student Odjela za Zemlju, atmosferu i planetarne znanosti u Purdueu, vodio je studiju koja je ispitivala mogu li prazne cijevi lave širine više od jednog kilometra ostati strukturno stabilne na Mjesecu.
"Naš je posao pomalo jedinstven po tome što smo spojili talente ljudi iz različitih odjela u Purdueju", rekao je Blair za Space Magazine e-poštom. "Uz upute profesora Bobeta (profesora građevinarstva) uspjeli smo ugraditi moderno razumijevanje mehanike stijena u naše računalne modele lavastih cijevi da vidimo kako se oni zapravo mogu pokvariti i probiti pod gravitacijom."
Za potrebe svojih istraživanja, tim je konstruirao niz modela lava cijevi različitih veličina i različitih debljina krova kako bi testirali stabilnost. Sastojalo se od njih koji su provjeravali svaki model kako bi utvrdili da li predviđa neuspjeh bilo gdje na krovu lave cijevi.
„Ono što smo otkrili bilo je iznenađujuće“, nastavio je Blair, „u tome što su mnogo veće lavaste cijevi teoretski moguće nego što se prije mislilo. Čak i uz krov debljine samo nekoliko metara, lava cijevi širine kilometar mogu ostati u stanju. Razlog zašto je ipak malo manje iznenađujući. Posljednji rad koji bismo mogli pronaći na temu je iz časopisaApolon ere, i koristio je mnogo jednostavniju aproksimaciju oblika cijevi od lave - ravne grede za krov.
Studija na koju se odnosi, "O podrijetlu mjesečevih sinusnih valova", objavljena je 1969. u časopisu Moderna geologija, U njoj su profesori Greeley, Oberbeck i Quaide iznijeli argument da je stvaranje zgusnutih valjaka vezano za kolaps cijevi za protok lave i da postojani mogu još postojati. Računajući na krov s ravnim gredama, njihov je rad pronašao maksimalnu veličinu cijevi od lave nešto manje od 400 m.
"Naši modeli koriste geometriju sličnu onoj koju vidimo na cijevima lave na Zemlji", rekao je Blair, "svojevrsni pol-eliptični oblik s lučnim krovom. Činjenica da obogaćeni krov omogućuje da veća cijev lave ostane stajala ima smisla: ljudi su još od antike znali da obogaćeni krovovi omogućavaju tunelima ili mostovima da stoje sa širim rasponima. "
Studija Purdue temelji se i na prethodnim studijama koje su provele JAXA i NASA u kojima su slike "svjetlosnih svjetla" na Mjesecu - tj. Rupe na mjesečevoj površini - potvrdile prisustvo kaverni preko nekoliko desetaka metara. Podaci iz NASA-inog laboratorija za oporavak gravitacije i unutarnje gravitacije (GRAIL) - koji pokazuju velike razlike u debljini Mjesečeve kore i dalje se tumače, ali mogu biti pokazatelj i velikih podzemnih udubljenja.
Kao rezultat toga, Blair je uvjeren da njihov rad otvara nova i izvediva objašnjenja za mnoge različite vrste promatranja koja su prije bila napravljena. Prije toga, bilo je neshvatljivo da na Mjesecu mogu postojati velike, stabilne kaverne. Ali zahvaljujući teoretskom istraživanju njegovog tima, sada je poznato da je u odgovarajućim uvjetima najmanje moguće.
Drugi uzbudljivi aspekt koji ovo djelo predstavlja implikacije koje nudi za buduća istraživanja, pa čak i kolonizaciju na Mjesecu. Već je veliko pitanje zaštite od zračenja. S obzirom da Mjesec nema atmosferu, kolonisti i poljoprivredne operacije neće imati prirodni štit od kozmičkih zraka.
"Geološki stabilne cijevi lave apsolutno bi bile prednost ljudskom istraživanju svemira", komentirao je Blair. "Ovakva pećina mogla bi biti stvarno idealno mjesto za izgradnju mjesečeve baze i općenito za podršku održanog ljudskog prisustva na Mjesecu. Prolazeći ispod površine čak i nekoliko metara, iznenada ublažavate mnoge probleme pokušajem naseljavanja mjesečeve površine. "
U osnovi, osim zaštite od zračenja, podzemna baza zaobišla bi probleme mikrometeorita i ekstremne promjene temperature koje su uobičajene na mjesečevoj površini. Štaviše, stabilne podzemne lava cijevi također bi mogle olakšati zadatak tlačenja baze za ljudsko stanovanje.
"Ljudi su prije proučavali i razgovarali o svim tim stvarima", dodao je Blair, "ali naš rad pokazuje da bi takve mogućnosti potencijalno mogle postojati - sada ih samo moramo pronaći. Ljudi od početka žive u špiljama, a to bi moglo imati smisla i na Mjesecu! "
Pored Meloša, Blaira i Bobeta, članovi tima uključuju Loic Chappaz i Rohan Sood, studente postdiploma u Školi za zrakoplovstvo i astronautiku; Kathleen Howell, Purdueova profesorica zrakoplovne i astronautičke tehnike Hsu Lo; Andy M. Freed, izvanredni profesor zemaljskih, atmosferskih i planetarnih znanosti; i Colleen Milbury, postdoktorski znanstveni suradnik na Odjelu za znanost o Zemlji, atmosferi i planeti.
