Немую короткометражку 1902 года Le voyage dans la Lune (Путешествие на Луну) часто считают одним из первых в мире научно-фантастических фильмов. Примерно за двенадцать сюрреалистических минут фильм рассказывает об удивительных приключениях шести астрономов- астронавтов на Луне. Весёлый экипаж, одетый как волшебники, грузится в капсулу и пушкой отправляется на встречу нашему спутнику. Благополучно «приземлившись», храбрая шестёрка спускается в пещеры, где обнаруживает гигантские грибы. Затем их захватывает местное население — насекомообразные лунатики, и ведут ко двору своего короля.
https://www.youtube.com/watch?v=xLVChRVfZ74
Конечно, пушкой для отправки человека на Луну мы пользоваться не будем, да и первый контакт под лунной поверхностью тоже фантазия. Но по крайней мере один аспект фильма оказался верным : на Луне есть пещеры. Наши знания о них ограничены, но от этого они не становятся менее привлекательными мишенями для будущих исследователей космоса. На самом деле, когда-нибудь эти пещеры могут стать нашим домом.
Georges Méliès. Untitled sketch for A Trip to the Moon. 1902.
Итак мы решили, ну или собираемся жить в лунной пещере, тогда нам необходимо лучше понять наш новый дом. На Земле причиной возникновения подобных объектов является эрозия, а так как на Луне мы не встретим жидкой воды, можно предположить что на Луне первопричиной появления является (являлся) вулканизм.
Горячая лава начинает извергаться и стекать по склону вулкана, неравномерно охлаждаясь. Наружный слой потока остывает быстрее чем внутренний, формируя корку. Внутренний же продолжает оставаться достаточно горячим и продолжает движение проедая туннели и формируя пещеры названные лавовыми трубками.
Подобные объекты встречаются и на Земле — в Исландии, на острове Чеджу (Ю.Корея) и в восточной Африке. Большинство из них длиной в пару километров, но не все. Например пещера Казумура на Большом острове (Гавайи) имеет длину 65 км, и в некоторых местах, её ширина составляет почти 2 метра.
http://kazumuracave.com/
Лавовая пещера Нахуку-Терстон на Гавайях.
NPS Photo/D. Бойл
Но на Луне при зарождении подобных формаций действуют иные правила. “Луна-это экстремальная среда”, — говорит Трейси К. П. Грегг, вулканолог из Университета Буффало. “Если бы мы взяли [вулкан] и просто переместили его на поверхность нашего спутника, мы бы заметили разницу как в самом процессе извержения так и в возникновении лавовых пещер.”https://arts-sciences.buffalo.edu/geology/faculty-staff/facu...
Как известно ночь на Луне длится чуть более 14 земных суток, и температура может упасть до −170 °C. Извергающая лава при подобных температурах остывает гораздо быстрее, точнее быстрее остывает её наружная оболочка. К тому же лунная лава, как правило, более текуча, чем земная лава, что позволяет ей перемещаться с большей скоростью.
И это конечно это ещё не все различия между двумя мирами. Ещё один фактор — гравитация : сила притяжения на Луне составляет всего одну шестую часть от земной, что влияет на саму структуру основы будущих пещер. Возможно лунные пещеры сделаны из более прочного материала : “Там нет воды”, — говорит Дэвид Блэр, координатор научных исследований из Brown University. — Здесь нет ни океанов…ни рек…ни дождя. И поэтому [лунная] порода остаётся более прочной, в течение более длительного периода времени.”
https://www.brown.edu/academics/chemistry/people/staff/david...
В совокупности эти факторы могут означать, что лавовые трубки Луны могут затмить даже самые большие из их земных аналогов. Когда Блэр был аспирантом в Purdue University, он провёл своё исследование. Его работа предполагала, что лунные лавовые трубки могут быть около 5 км в поперечнике—достаточно широкими, чтобы разместить в них остров Манхэттен. И эта работа показывает как мало мы знаем о нашей луне, даже спустя полвека после миссии «Аполлона».
https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-31953052/
“В семидесятых годах было сделано несколько обоснованных предположений…но они основывались на устаревших знаниях о лунных материалах”, — говорит Блейр. “И в течение следующих десятилетий, эти предположения оставались основой для нашего понимания о формировании лунных пещер.”
Интересно что одна из миссий программы (Apollo 15)совершил посадку в Хэдли Рилл, который можно считать одним из проявлений как лунного вулканизма так и появлением лунных трубок, хотя он выглядит как обычное русло реки.
Хэдли Рилл, один из снимков миссии Apollo 15.
NASA
До сих пор нет научного консенсуса о том, как образовались эти извилистые рытвины, но одна теория утверждает : это были лавовые трубки, верхняя часть которых (крышка) со временем просто рухнула. образовав канал. Если это правда, то наблюдения действительно подтверждают теорию Дэвида Блэра.
14 сентября 2007 года с японского космодрома стартовала миссия, благодаря которой были получены более убедительные доказательства — миссия Kaguya. Бесформенный кубоид, официально известный как Селенологический и технологический исследовательский аппарат (SELENE), был запущен Японским агентством аэрокосмических исследований для измерения гравитационного поля Луны и наблюдения за её поверхностью. Наблюдая за изрезанным ландшафтом, называемым холмами Мариуса, одна из камер запечатлела необычную дыру размером с «Боинг-747».
https://www.universetoday.com/46023/kaguya-discovers-a-lava-...
Судя по углу наклона её тени, учёные пришли к выводу, что глубина этой дыры превышает её ширину, что в значительной степени исключало возможность того, что это был ударный кратер.
Яма Marius Hills — окно в крыше из лавовой трубки?
NASA/JPL
В 2011 яму Marius Hills посетил ещё один аппарат — LRO, который обнаружил подобные объекты и на Северном полюсе Луны. Несколько лет спустя уже миссия GRAIL обнаружила по крайне мере десять аномалий в гравитационном поле Луны. Исследователи полагают, что это своего рода отпечатки подземных пещер шириной более километра.
Но пока у наших исследователей нет изображений внутренней части лунной лавовой трубки, все теории о возникновении и формировании остаются теориями. “Насколько они длинные, насколько обширны — это остаётся для нас загадкой”, — говорит Анджело Пио Росси, геолог из Бременского университета Якобса в Германии.
https://aprossi.eu/index.html/
Идея использовать лунную лавовую трубку в качестве места обитания человека на самом деле не нова; она существует по крайней мере с 1980-х годов, и именно поэтому они остаются первоочередными объектами для исследований. И сейчас , когда человечество готово вернуться на Луну — на этот раз навсегда, если всё пойдет по плану,—возникает новая волна интереса к этой идее.
Да жить и работать на поверхности Луны идея заманчивая. Но что делать с постоянной бомбардировкой небольшими метеоритами, которые не сгорают без атмосферы, что делать с опасным излучением и большими перепадами температур? С другой стороны пещера как жильё обеспечит встроенной защитой от всех этих невзгод. Жизнь под поверхностью может также облегчить доступ будущему лунному населению к залежам льда-ценному источнику воды. Трудно недооценивать, насколько это облегчило бы жизнь на Луне.
https://www.space.com/39404-lava-tube-skylights-discovered-m...
Но, опять же, наши познания об этих объектах сформированы на основе теорий и нескольких изображений. Итак, помимо обеспечения достаточной безопасности , что же нам необходимо узнать о нашем будущем доме?
“Это можно сравнить с покупкой дома, — говорит Грегг. — Вы не купите дом, с прохудившейся крышей, которая вот-вот рухнет. Ну или для начала проведёте капитальный ремонт жилья перед переездом.” И конечно убедимся что у нас достаточно места — комфортно жить не запретишь, даже если наше пребывание будет коротким.
Робот-спелеолог DAEDALUS (Дедал).
Юлий-Максимилиан/ESA
Мы ещё не знаем существует ли идеальное жильё для будущих миссий, но прежде чем самим искать его на Луне мы можем отправить наших помощников — роботов.
Действительно, исследование таких пещер “является одним из следующих вызовов для NASA”, говорит Али Ага, исследователь Лаборатории реактивного движения (JPL). А в последнее десятилетие проектировщики ряда миссий предложили свои идеи для автономного исследования лавовых трубок.
https://www-robotics.jpl.nasa.gov/systems/system.cfm?System=...
http://aliagha.site/
Но планирование подобных подземных миссий требует преодоления логистических препятствий, с которыми мало кто из исследователей космоса сталкивался раньше. Как вы будете общаться с аппаратом, находящимся под поверхностью? Как попасть внутрь лавовой пещеры?
Планы по исследованию пещер резко сдвинулись с места в 2019 году, когда Европейское космическое агентство (ЕSА) заявило о приёме заявок от заинтересованных групп. Пять различных групп отправили свои проекты в ЕSА, каждая из которых рассматривала эти проблемы и их решения—привязанные марсоходы, рой роботов, шарообразный аппарат. На сегодняшний день количество изучаемых проектов уменьшилось до двух, и в настоящее время они проводят более углублённое исследование.
https://blogs.esa.int/caves/2021/03/02/esa-plans-mission-to-...
https://www.esa.int/Enabling_Support/Preparing_for_the_Futur...
Одна группа фокусируется на том, как войти в лавовую трубку. Их решение состоит в том, чтобы использовать кран, опускающий ровер внутрь пещеры. Соединительный кабель может одновременно служить связующим звеном с аппаратом, снабжая его энергией и позволяя ему общаться с группой исследователей. Это будет первый в истории лунный кран, работающий при низкой гравитации и при отсутствии атмосферы.
https://twitter.com/ESA_CAVES/status/1374431633659457549/
Ровер, называемый Дедалом, является целью для второй группы, которая представляет его в виде сферы. Это будет первый сферический ровер, форма которого может идеально подойти для исследования пещер.
https://www.informatik.uni-wuerzburg.de/space/mitarbeiter/nu...
Когда Дедал спустится через окошко в крыше пещеры, он начнет передавать изображение окружающего его мира. Ровер будет сканировать пещеру с помощью лидара (лазерного радара), что позволит ему составить карту пещеры—и определить ее вместительность—даже в темноте, измерять температуру и уровень радиации.
Важно отметить, что это всего лишь концепты. То, что в итоге получится как полноценная миссия может резко отличаться от этих проектов. Довольно скоро ESA примет окончательное решение какая именно концепция подходит, и если всё пойдёт хорошо, эта миссия ЕSА может быть запущена примерно в начале 2030-х годов.
А до тех пор геологи смогут оценить, что же нас ожидает на Луне посещая их аналоги на Земле . Посещая их, учёные могут не только узнать больше о лавовых трубках в целом—как они формируются и растут—они могут проверить оборудование, которое они смогут однажды использовать, они могут попрактиковаться в управлении роботами в труднодоступной и извилистой среде.
Команда Дедала, например, ранее работала на Лансароте на Канарских островах. Пещеры там неплохой аналог лунных — вулканы там молоды, а в пещерах нет растительности.
Лансароте.
ЕКА–А. Ромео
На другом берегу океана роботы уже работают по исследования лавовых трубок в Lava Beds National Monument , в рамках проекта NASA BRAILLE. Роботы , испытываемые здесь, разработаны и созданы командой CoSTAR, международной группой, в которую входят учёные и инженеры из JPL.
https://costar.jpl.nasa.gov/
https://nasa-braille.org/
https://www.nps.gov/labe/index.htm/index.htm
Люди хотят исследовать не только пещеры на Луне —в конце концов, лавовые трубки не ограничиваются Луной. Подобные пещеры, вероятно, существуют на планете Меркурий, спутнике Юпитера Ио и в любом другом мире, где есть лава. Лавовые трубки определённо существуют на Марсе, и также были предложены в качестве мест обитания человека. Вполне возможно, что эти пещеры служили убежищем для жизни— и, возможно, до сих пор служат ей домом.
Источник
https://www.popsci.com/story/space/lunar-cave-exploration/