Vsako leto od leta 1970 se astronomi, geologi, geofiziki in številni drugi strokovnjaki zberejo, da bi sodelovali na konferenci o lunarni in planetarni znanosti (LPCS). Letni dogodek, ki sta ga skupaj sponzorirala Lunarni in planetarni inštitut (NASL) in Nasin vesoljski center Johnson Space (JSC), je priložnost za znanstvenike z vsega sveta, da delijo in predstavijo najnovejše planetarne raziskave, ki zadevajo edino Zemljino Luno.
Letos je bila ena največjih pozornost pritegniti ugotovitve, ki jih je v torek, 17. marca, predstavila ekipa študentov z univerze Purdue. Študija, ki sta jo delili, pod študentom univerzitetnega oddelka za zemeljske, atmosferske in planetarne znanosti kaže, da so na Luni lahko stabilne lavaste cevi, ki so dovolj velike, da lahko naselijo celotna mesta.
Obstoj teh cevi bi lahko bil poleg tega, da so tarča prihodnjih geoloških in geofizičnih študij, tudi korist za prihodnje raziskovanje človeškega vesolja. V bistvu so trdili, da lahko tako veliki, stabilni podzemni predori nudijo dom za človeška naselja, ki jih ščitijo pred škodljivimi kozmičnimi sevanji in ekstremnimi temperaturnimi razmerami.
Lava cevi so naravni vodi, ki nastanejo s tekočo lavo, ki se premika pod površino kot posledica vulkanske erupcije. Medtem ko se lava premika, se njeni zunanji robovi ohladijo in tvorijo utrjeno skorjo, podobno kanalu, ki je zaostala, ko se pretok lave ustavi. Lunarski znanstveniki že nekaj časa ugibajo, ali se tokovi lave zgodijo na Luni ali ne, kar dokazuje prisotnost sinuastih ril na površini.
Sinuasti rili so ozke vdolbine na lunini površini, ki spominjajo na kanale, in imajo ukrivljene poti, ki se vijejo po pokrajini kot rečna dolina. Trenutno verjamejo, da so ti rili ostanki strnjenih cevi lave ali izumrli tokovi lave, kar je podkrepljeno s tem, da se običajno začnejo na mestu izumrlega vulkana.
Tisti, ki smo jih v preteklosti opazovali na Luni v velikosti do 10 kilometrov širine in dolžine sto kilometrov. Ob takšni velikosti bi bil obstoj stabilne cevi - tj. Tiste, ki se ni zrušila, da bi tvorila sinuan zvitek - dovolj velik, da bi lahko sprejel večje mesto.
Ekipa Purdue je zaradi študije raziskala, ali lahko pod zemljo obstajajo lavaste cevi istega obsega. Ugotovili so, da je bila stabilnost lave cevi odvisna od številnih spremenljivk - vključno s širino, debelino strehe in napetostnim stanjem ohlajene lave. Raziskovalci so modelirali tudi lavaste cevi s stenami, ki jih je ustvarila lava v enem debelem sloju, in lavo v mnogih tankih plasteh.
David Blair, študent na Oddelku za zemeljske, atmosferske in planetarne znanosti v Purdueju, je vodil študijo, ki je preučila, ali lahko prazne cevi lave, širše od 1 kilometra, na Luni ostanejo strukturno stabilne.
"Naše delo je nekoliko edinstveno po tem, da smo združili talente ljudi iz različnih oddelkov v Purdueju," je Blair povedal za Space Magazine po e-pošti. "Z vodstvom prof. Bobeta (profesorja gradbeništva) smo lahko v svoje računalniške modele lavnih cevi vključili sodobno razumevanje mehanike kamnin, da bi videli, kako lahko dejansko odpovejo in se zlomijo pod lunarno gravitacijo."
Za potrebe svojih raziskav je skupina konstruirala številne modele lavastih cevi različnih velikosti in z različnimi debelinami strehe, da bi preizkusili stabilnost. Vključevali so jih, da so pregledali vsak model, ali so napovedali, ali napoveduje okvaro kjer koli na strehi lave cevi.
"Kar smo ugotovili, je bilo presenetljivo," je nadaljeval Blair, "v tem, da so veliko večje lavne cevi teoretično možne od tistega, kar se je prej mislilo. Tudi pri strehi, ki je debela le nekaj metrov, lava cevi, ki so široke kilometer, lahko ostanejo stoječe. Razlog, zakaj pa je nekoliko manj presenetljiv. Zadnje delo, ki bi ga lahko našli o tej temi, je izApolon era, in uporabil veliko enostavnejši približek oblike cevi iz lave - ravno gredo za streho.
Študija, na katero se sklicuje, "O izvoru lunarnih sinusnih ril", je bila objavljena leta 1969 v reviji Sodobna geologija. V njem so profesorji Greeley, Oberbeck in Quaide izpostavili trditev, da je nastanek sinuastih rolk povezan s propadom cevi za pretok lave in da stabilne lahko še vedno obstajajo. Pri izračunu strehe z ravnim snopom so njihova dela ugotovila največjo velikost lave cevi nekaj manj kot 400 m.
"Naši modeli uporabljajo geometrijo, podobno tisti, ki je vidna v lave cevi na Zemlji," je dejal Blair, "neke vrste napol eliptična oblika z obokane strehe. Dejstvo, da obokana streha omogoča, da večja cev lave ostane v miru, je smiselno: ljudje že od antike vedo, da obokane strehe omogočajo tunelom ali mostovom, da ostanejo stoječi s širšimi razponi. "
Študija Purdue temelji tudi na prejšnjih študijah, ki sta jih opravili JAXA in NASA, kjer so slike "luči" na Luni - to so luknje na lunini površini - potrdile prisotnost kaverne vsaj nekaj deset metrov čez. Podatki NASA-evega laboratorija za obnovo in notranjo luvnostno gravitacijo (GRAIL), ki so pokazali velike razlike v debelini lunine skorje, se še vedno razlagajo, vendar bi lahko bili tudi znak za velike vdolbine.
Kot rezultat tega je Blair prepričan, da njihovo delo odpira nove in izvedljive razlage za številne različne vrste opazovanj, ki so bila opravljena že prej. Prej je bilo nedvomno, da na Luni lahko obstajajo velike, stabilne kaverne. Toda zahvaljujoč teoretičnemu študiju njegovega tima je zdaj znano, da je pod ustreznimi pogoji najmanj mogoče.
Drug vznemirljiv vidik tega dela so posledice, ki jih ponuja za prihodnje raziskovanje in celo kolonizacijo na Luni. Vprašanje zaščite pred sevanjem je že veliko. Glede na to, da Luna nima ozračja, kolonisti in kmetijske operacije ne bodo imele naravnega ščita pred kozmičnimi žarki.
"Geološko stabilne cevi z lavo bi bile popolnoma korist za raziskovanje človeškega vesolja," je komentiral Blair. "Taka kaverna bi lahko bila resnično idealen kraj za izgradnjo lunarne baze in na splošno za podporo trajne človeške prisotnosti na Luni. Če se spustite pod površino celo nekaj metrov, nenadoma omilite številne težave pri poskusu naseljevanja na površini lune. "
V bistvu bi poleg zaščite pred sevanjem podzemna baza obšla težave mikrometeoritov in ekstremne spremembe temperature, ki so običajne na lunini površini. Poleg tega so stabilne podzemne lave cevi lahko olajšale tudi pritisk na podlago za človeško bivališče.
"Ljudje so že prej preučevali in govorili o vseh teh stvareh," je dodal Blair, "vendar naše delo kaže, da bi takšne priložnosti lahko obstajale - zdaj jih moramo le najti. Ljudje že od začetka živijo v jamah in to bi morda imelo smisel tudi na Luni! "
Poleg Melosh, Blair in Bobet, člani skupine vključujejo Loic Chappaz in Rohan Sood, podiplomske študente na Šoli za zrakoplovstvo in astronavtiko; Kathleen Howell, Purduejeva profesorica letalskega in astronavtičnega inženirstva Hsu Lo; Andy M. Freed, izredni profesor za zemeljske, atmosferske in planetarne vede; in Colleen Milbury, podoktorski znanstveni sodelavec na oddelku za zemeljske, atmosferske in planetarne vede.
