Κάθε χρόνο από το 1970, αστρονόμοι, γεωλόγοι, γεωφυσικοί και πλήθος άλλων ειδικών συγκεντρώνονται για να συμμετάσχουν στο σεληνιακό και πλανητικό επιστημονικό συνέδριο (LPCS). Χορηγούμενη από κοινού από το Σεληνιακό και Πλανητικό Ινστιτούτο (LPI) και το Johnson Space Center (JSC) της NASA, αυτή η ετήσια εκδήλωση είναι μια ευκαιρία για επιστήμονες από όλο τον κόσμο να μοιραστούν και να παρουσιάσουν την τελευταία πλανητική έρευνα σχετικά με το μοναδικό φεγγάρι της Γης.
Φέτος, ένα από τα μεγαλύτερα άτομα που τραβούσαν την προσοχή ήταν τα ευρήματα που παρουσιάστηκαν την Τρίτη 17 Μαρτίου από μια ομάδα φοιτητών από το Πανεπιστήμιο Purdue. Με επικεφαλής έναν μεταπτυχιακό φοιτητή του Τμήματος Γης, Ατμοσφαιρικών και Πλανητικών Επιστημών του πανεπιστημίου, η μελέτη που μοιράστηκαν δείχνει ότι μπορεί να υπάρχουν σταθεροί σωλήνες λάβας στο φεγγάρι, αρκετά μεγάλοι για να φιλοξενήσουν ολόκληρες πόλεις.
Εκτός από το ότι είναι στόχος για μελλοντικές γεωλογικές και γεωφυσικές μελέτες, η ύπαρξη αυτών των σωλήνων θα μπορούσε επίσης να είναι ένα όφελος για τη μελλοντική εξερεύνηση του ανθρώπινου διαστήματος. Βασικά, υποστήριξαν, τόσο μεγάλες, σταθερές υπόγειες σήραγγες θα μπορούσαν να προσφέρουν ένα σπίτι για ανθρώπινους οικισμούς, προστατεύοντάς τους από την επιβλαβή κοσμική ακτινοβολία και τις ακραίες θερμοκρασίες.
Οι σωλήνες λάβας είναι φυσικοί αγωγοί που σχηματίζονται από ρέουσα λάβα που κινείται κάτω από την επιφάνεια ως αποτέλεσμα ηφαιστειακής έκρηξης. Καθώς η λάβα κινείται, οι εξωτερικές άκρες της κρυώνουν, σχηματίζοντας ένα σκληρυμένο, φλοιού κανάλι που αφήνεται πίσω μόλις σταματήσει η ροή λάβας. Για αρκετό καιρό, οι σεληνιακοί επιστήμονες εικάζουν ότι συμβαίνει ή όχι ροή λάβας στη Σελήνη, όπως αποδεικνύεται από την παρουσία κυματοειδών ραγιών στην επιφάνεια.
Οι κυματοειδείς ράγες είναι στενές πιέσεις στην σεληνιακή επιφάνεια που μοιάζουν με κανάλια και έχουν καμπύλα μονοπάτια που περιπλανιούνται στο τοπίο σαν κοιλάδα του ποταμού. Αυτή τη στιγμή πιστεύεται ότι αυτές οι ράγες είναι τα υπολείμματα των καταρρακτωμένων σωλήνων λάβας ή των εξαφανισμένων ροών λάβας, η οποία υποστηρίζεται από το γεγονός ότι συνήθως ξεκινούν στη θέση ενός εξαφανισμένου ηφαιστείου.
Αυτά που έχουν παρατηρηθεί στο Φεγγάρι στο παρελθόν κυμαίνονται σε μέγεθος έως και 10 χιλιόμετρα σε πλάτος και εκατοντάδες χιλιόμετρα σε μήκος. Σε αυτό το μέγεθος, η ύπαρξη ενός σταθερού σωλήνα - δηλαδή ενός σωλήνα που δεν είχε καταρρεύσει για να σχηματίσει μια κυματοειδή ράγα - θα ήταν αρκετά μεγάλη για να φιλοξενήσει μια μεγάλη πόλη.
Για χάρη της μελέτης τους, η ομάδα Purdue διερεύνησε εάν θα μπορούσαν να υπάρχουν υπόγεια σωλήνες λάβας της ίδιας κλίμακας. Αυτό που βρήκαν ήταν ότι η σταθερότητα ενός σωλήνα λάβας εξαρτάται από μια σειρά μεταβλητών - συμπεριλαμβανομένου του πλάτους, του πάχους της οροφής και της κατάστασης πίεσης της κρύας λάβας. ερευνητές μοντελοποίησαν επίσης σωλήνες λάβας με τοίχους που δημιουργήθηκαν από λάβα τοποθετημένη σε ένα παχύ στρώμα και με λάβα τοποθετημένη σε πολλά λεπτά στρώματα.
Ο Ντέιβιντ Μπλερ, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Τμήμα Γης, Ατμοσφαιρικών και Πλανητικών Επιστημών του Purdue, ηγήθηκε της μελέτης που εξέτασε εάν άδειοι σωλήνες λάβας πλάτους άνω του 1 χιλιομέτρου θα μπορούσαν να παραμείνουν δομικά σταθεροί στο φεγγάρι.
«Η δουλειά μας είναι κάπως μοναδική στο ότι έχουμε συνδυάσει τα ταλέντα ανθρώπων από διάφορα τμήματα στο Purdue», δήλωσε ο Μπλερ στο Space Magazine μέσω email. «Με καθοδήγηση από τον καθηγητή Bobet (καθηγητή πολιτικών μηχανικών) καταφέραμε να ενσωματώσουμε μια σύγχρονη κατανόηση της μηχανικής ροκ στα μοντέλα υπολογιστών των σωλήνων λάβας για να δούμε πώς μπορεί να αποτύχουν και να σπάσουν κάτω από τη σεληνιακή βαρύτητα».
Για την έρευνά τους, η ομάδα δημιούργησε διάφορα μοντέλα σωλήνων λάβας διαφορετικών μεγεθών και με διαφορετικά πάχη οροφής για να δοκιμάσει τη σταθερότητα. Αυτό συνίστατο στο να ελέγχουν κάθε μοντέλο για να δουν αν προέβλεπε αστοχία οπουδήποτε στην οροφή του σωλήνα λάβας.
«Αυτό που βρήκαμε ήταν εκπληκτικό», συνέχισε ο Μπλερ, «σε ότι οι πολύ μεγαλύτεροι σωλήνες λάβας είναι θεωρητικά δυνατοί από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως. Ακόμα και με στέγη πάχους λίγων μέτρων, οι σωλήνες λάβας πλάτους ενός χιλιομέτρου μπορεί να παραμείνουν όρθιοι. Ο λόγος για τον οποίο, ωστόσο, είναι λίγο λιγότερο εκπληκτικός. Η τελευταία εργασία που θα μπορούσαμε να βρούμε στο θέμα είναι από τοΑπόλλων εποχή, και χρησιμοποίησε μια πολύ απλούστερη προσέγγιση του σχήματος σωλήνα λάβας - μια επίπεδη δέσμη για μια στέγη.
Η μελέτη στην οποία αναφέρεται, «Σχετικά με την προέλευση των σεληνιακών κυματοειδών ραγιών», δημοσιεύθηκε το 1969 στο περιοδικό Σύγχρονη Γεωλογία. Σε αυτό, οι καθηγητές Greeley, Oberbeck και قائدe προέβαλαν το επιχείρημα ότι ο σχηματισμός κυματοειδών ράγων συνδέθηκε με την κατάρρευση των σωλήνων ροής λάβας και ότι ενδέχεται να υπάρχουν ακόμα σταθεροί. Υπολογίζοντας για μια στέγη με επίπεδη δοκό, η δουλειά τους βρήκε μέγιστο μέγεθος σωλήνα λάβας μόλις κάτω από 400 m.
«Τα μοντέλα μας χρησιμοποιούν μια γεωμετρία πιο παρόμοια με αυτήν που παρατηρείται στους σωλήνες λάβας στη Γη», είπε ο Μπλερ, «ένα είδος ημι-ελλειπτικού σχήματος με αψιδωτή οροφή. Το γεγονός ότι μια αψιδωτή στέγη επιτρέπει σε έναν μεγαλύτερο σωλήνα λάβας να παραμείνει όρθιος έχει νόημα: οι άνθρωποι γνωρίζουν από την αρχαιότητα ότι οι τοξωτές στέγες επιτρέπουν στις σήραγγες ή τις γέφυρες να παραμένουν όρθιες με ευρύτερα ανοίγματα. "
Η μελέτη Purdue βασίζεται επίσης σε προηγούμενες μελέτες που διεξήγαγαν οι JAXA και NASA, όπου εικόνες «φεγγίτη» στη Σελήνη - δηλαδή τρύπες στην σεληνιακή επιφάνεια - επιβεβαίωσαν την παρουσία σπηλαίων τουλάχιστον μερικές δεκάδες μέτρα. Τα δεδομένα από το σεληνιακό εργαστήριο ανάκτησης βαρύτητας και εσωτερικού χώρου της NASA (GRAIL) - που έδειξαν μεγάλες διακυμάνσεις στο πάχος του φλοιού της Σελήνης εξακολουθούν να ερμηνεύονται, αλλά θα μπορούσαν επίσης να αποτελούν ένδειξη μεγάλων εσοχών κάτω από την επιφάνεια.
Ως αποτέλεσμα, ο Μπλερ είναι πεπεισμένος ότι το έργο τους ανοίγει νέες και εφικτές εξηγήσεις για πολλούς διαφορετικούς τύπους παρατηρήσεων που έχουν γίνει πριν. Προηγουμένως, ήταν αδιανόητο να υπάρχουν μεγάλα, σταθερά σπήλαια στη Σελήνη. Αλλά χάρη στη θεωρητική μελέτη της ομάδας του, είναι πλέον γνωστό ότι υπό τις κατάλληλες συνθήκες, είναι λιγότερο δυνατό.
Μια άλλη συναρπαστική πτυχή που αυτή η εργασία είναι οι επιπτώσεις που προσφέρει για τη μελλοντική εξερεύνηση και ακόμη και τον αποικισμό στη Σελήνη. Ήδη, το ζήτημα της προστασίας από την ακτινοβολία είναι μεγάλο. Δεδομένου ότι η Σελήνη δεν έχει ατμόσφαιρα, οι άποικοι και οι γεωργικές επιχειρήσεις δεν θα έχουν φυσική προστασία από τις κοσμικές ακτίνες.
«Οι γεωλογικά σταθεροί σωλήνες λάβας θα ήταν απολύτως όφελος για την εξερεύνηση του διαστήματος στον άνθρωπο», σχολίασε ο Μπλερ. «Ένα σπήλαιο σαν αυτό θα μπορούσε να είναι ένα πραγματικά ιδανικό μέρος για την κατασκευή μιας σεληνιακής βάσης και γενικά για την υποστήριξη μιας διαρκούς ανθρώπινης παρουσίας στη Σελήνη. Πηγαίνοντας κάτω από την επιφάνεια ακόμη και λίγα μέτρα, ξαφνικά μετριάζετε πολλά προβλήματα με την προσπάθεια κατοίκησης της σεληνιακής επιφάνειας. "
Βασικά, εκτός από την προστασία από την ακτινοβολία, μια βάση κάτω από την επιφάνεια θα παρακάμπτοντας τα προβλήματα των μικρομετεωριτών και τις ακραίες αλλαγές στη θερμοκρασία που είναι κοινές στην σεληνιακή επιφάνεια. Επιπλέον, οι σταθεροί σωλήνες λάβας κάτω από την επιφάνεια θα μπορούσαν επίσης να κάνουν την εργασία πίεσης μιας βάσης για ανθρώπινη κατοικία ευκολότερη.
"Οι άνθρωποι έχουν μελετήσει και μιλήσει για όλα αυτά τα πράγματα στο παρελθόν", πρόσθεσε ο Μπλερ, "αλλά η δουλειά μας δείχνει ότι τέτοιου είδους ευκαιρίες θα μπορούσαν ενδεχομένως να υπάρχουν - τώρα πρέπει απλώς να τις βρούμε. Οι άνθρωποι ζουν σε σπηλιές από την αρχή, και ίσως έχει νόημα και στη Σελήνη! »
Εκτός από τους Melosh, Blair και Bobet, τα μέλη της ομάδας περιλαμβάνουν τους Loic Chappaz και Rohan Sood, μεταπτυχιακούς φοιτητές στη Σχολή Αεροναυτικής και Αστροναυτικής. Kathleen Howell, καθηγητής αεροναυτικών και αστροναυτικών μηχανικών του Purdue Hsu Lo Andy M. Freed, αναπληρωτής καθηγητής γης, ατμοσφαιρικών και πλανητικών επιστημών. και Colleen Milbury, μεταδιδακτορικός ερευνητικός συνεργάτης στο Τμήμα Γης, Ατμοσφαιρικών και Πλανητικών Επιστημών.
