Лунная лавовая трубка

Лу́нная ла́вовая тру́бка — это лавовая трубка на Луне, сформированная в ходе извержения потоками базальтовой лавы. При остывании потока по краям лава затвердевает, в результате чего под поверхностью может создаваться длинный проход. Когда поток лавы уменьшается и уходит, эти застывшие края могут формировать подповерхностные пустоты.
Лунные лавовые трубки формировались на наклонных участках поверхности, с углом наклона от 0,4° до 6,5°[1]. Лунная гравитация допускает существование стабильных лавовых трубок шириной до 500 метров, более широкие трубки вскоре бы обрушились. Однако и более узкие трубки могут обрушиваться в результате лунотрясений, особенно возникающих при падении на Луну метеоритов[2].
Иногда наличие лавовой трубки становится явным в результате обрушения её «крыши», создающего круглый колодец[англ.], который можно увидеть при съёмке с орбиты[3][4].
Свидетельства

Примером лунной области с видимыми лавовыми трубками и риллями (лунными желобами типичной шириной в несколько километров и длиной до сотен километров) являются холмы Мариуса, расположенные по координатам 14°04′20″ с. ш. 56°44′57″ з. д. / 14,0724528° с. ш. 56,7493028° з. д.G[1]. В 2008 году вход в лавовую трубку в этом регионе открыл японский искусственный спутник Луны «Кагуя»[5]. Более детально освещение этого колодца дневным светом сфотографировал в 2011 году американский аппарат LRO, на фото которого у этого колодца 65-метрового диаметра видно дно, глубиной около 36 метров[4][6]. В холмах Мариуса найдена, в частности, 50-километровая лавовая трубка высотой более 75 метров[7]
Частично обвалившаяся лавовая трубка имеется в рилле на горе Хэдли[англ.][8], в районе посадки «Аполлона-15». Подозревается наличие лавовых трубок в море Ясности[9][10][11][12].
Американский аппарат LRO заснял около 200 колодцев диаметром от 5 до 900 метров с признаками наличия подповерхностных пустот[13], хотя часть их, вероятно, является не вулканическими колодцами, а остаточными элементами потоков (англ. post-flow features)[14].
Индийский искусственный спутник Луны «Чандраян-1» заснял около лунного экватора рилль, сформированный древним лавовым потоком с необрушившимся сегментом и признаками наличия лавовой трубки, длиной около 2 км и шириной около 360 м[15][16].
Гравиметрические исследования зонда GRAIL предполагают наличие лунных лавовых трубок шириной более 1 км, и некоторые исследователи допускают[17], что при подходящих параметрах глубины (от 500 м), литостатического давления и толщины «крыши» ширина лунных лавовых трубок может доходить даже до 5 км, что однако противоречит изложенному в преамбуле данной статьи. В предположении, что такие структуры имеют отношение длины к ширине 3:1, они могут оставаться стабильными, если имеют крышу толщиной в 2 метра[17].
Предложенные исследования
Существует несколько предложенных проектов исследования как лунных, так и марсианских лавовых трубок[англ.] автоматическими космическими аппаратами (роботами)[3][18].
Проект Moon Diver[англ.] под руководством Лауры Кербер предлагает послать в лунный колодец двухколёсный ровер AXEL для передвижения по экстремальным поверхностям, разработанный Лабораторией реактивного движения, чтобы исследовать геологическую историю лунных морей и извергнутых в древности базальтовых потоков[19][20].
В 2019 году Европейское космическое агентство запустило на своём сайте OSIP кампанию оценки инновационных предложений по исследованию, документированию и трёхмерному картированию лунных вулканических пустот. В результате, были отобраны две исследовательские работы: «Спуск и автономное исследование в глубине подповерхностных лавовых структур» (англ. Descent And Exploration in Deep Autonomy of Lava Underground Structures, DAEDALUS) и RoboCrane[21].
DAEDALUS — прототип, разработанный Вюрцбургским университетом (Германия), Бременским университетом Якобса (тоже Германия), Падуанским университетом (Италия), Падуйской обсерваторией INAF (Италия) и агентством VIGEA (англ. Virtual Geographic Agency) (тоже Италия). Этот прототип способен выполнять во время спуска и автономного передвижения по лавовой трубке высокоточное трёхмерное картирование пустот, и экипирован лидаром и стереокамерой, чтобы гарантировать почти полное покрытие своего окружения и собирать данные практически в любых условиях. Он имеет форму сферы диаметром 46 см, снабжён термометром и дозиметром радиации, а его спуск в трубку должен осуществляться с помощью крана, на тросе, который одновременно будет каналом связи с аппаратом[22].
На исследование в 2024 году с помощью двух специальных луноходов-роботов лавовой трубки в районе холмов Мариуса был нацелен японский проект SLIM, однако впоследствии от этой части исследований отказались.
Места для лунных баз
Потенциально лунные лавовые трубки могут служить местом размещения лунных баз[23][5][9][24]. Возможно существование туннелей диаметром более 300 метров, лежащих на глубине 40 метров и более под слоем базальта, со стабильной температурой −20 °C[25]. Эта оценка, помимо глубины, зависит от геотермического градиента Луны, который пока недостаточно изучен. Согласно другой оценке, в работе 2022 года, равновесная температура внутри лунной лавовой трубки на любой глубине равна примерно 17 °C[26]. Естественно, подразумевается температура поверхности пород в трубке, поскольку из-за сообщения с поверхностью «атмосферы» в лунных лавовых трубках нет, и в них, как и на поверхности Луны, царит вакуум.
Естественные туннели лавовых трубок обеспечивают защиту не только от сильных перепадов температуры на лунной поверхности, но и от жёсткой космической радиации, солнечной радиации, метеоритов и микрометеоритов, а также выбросов грунта при их падении. Таким образом, на начальном этапе освоения Луны они являются хорошим местом для обитания первых поселенцев[27].
Обычно лунные лавовые трубки расположены у границ между лунными морями и горными регионами. Таким образом, они могут предоставить доступ и к возвышенностям, для создания на них станций связи, и к базальтовым плато, для мест посадки и сбора реголита, и к глубинным сырьевым ресурсам Луны[англ.][28].
См. также
Примечания
- ↑ Перейти обратно: 1,0 1,1 Greeley, Ronald (December 1971), Lava Tubes and Channels in the Lunar Marius Hills, The Moon Т. 3 (3): 289–314, DOI 10.1007/BF00561842
- ↑ Cruikshank, D. P. & Wood, C. A. (March 1972), Lunar Rilles and Hawaiian Volcanic Features: Possible Analogues, The Moon Т. 3 (4): 412–447, DOI 10.1007/BF00562463
- ↑ Перейти обратно: 3,0 3,1 Huber, S. A.; Hendrickson, D. B.; Jones, H. L. & Thornton, J. P. (2014), Astrobotic Technology: Planetary Pits and Caves for Science and Exploration, Annual Meeting of the Lunar Exploration Analysis Group, abstract 3065, <http://www.hou.usra.edu/meetings/leag2014/pdf/3065.pdf>. Проверено 24 января 2016.
- ↑ Перейти обратно: 4,0 4,1 Clark, Liat (9 February 2011), First underground cave photographed on the moon, Wired UK, <https://www.wired.co.uk/news/archive/2011-02/09/lunar-cave-photos>. Проверено 24 января 2016.
- ↑ Перейти обратно: 5,0 5,1 Handwerk, Brian (October 26, 2009), First Moon "Skylight" Found -- Could House Lunar Base?, <http://news.nationalgeographic.com/news/2009/10/091026-moon-skylight-lunar-base.html>. Проверено 27 января 2011.
- ↑ The Marius Hills hole is a possible skylight . Photojournal. Jet Propulsion Laboratory (1 марта 2010). Дата обращения: 28 июня 2011.
- ↑ Огромная лавовая трубка на Луне послужит убежищем для космонавтов // N+1
- ↑ Greeley, Ronald (May 1971), Lunar Hadley Rille: Considerations of Its Origin, Science Т. 172 (3984): 722–725, PMID 17780969, DOI 10.1126/science.172.3984.722
- ↑ Перейти обратно: 9,0 9,1 Coombs, Cassandra R. & Hawke, B. Ray (September 1992), A search for intact lava tubes on the Moon: Possible lunar base habitats, In NASA. Johnson Space Center, The Second Conference on Lunar Bases and Space Activities of the 21st Century (SEE N93-17414 05-91), vol. 1, с. 219–229
- ↑ O'Malley, Rich. Scientists eye moon colonies — in the holes on the lunar surface, New York Daily News (January 4, 2010). Архивировано 14 июля 2011 года.
- ↑ Plait, Phil (5 March 2010), Spelunking the Lunar Landscape, Discover Magazine, <http://blogs.discovermagazine.com/badastronomy/2010/03/05/spelunking-the-lunar-landscape>. Проверено 24 января 2016.
- ↑ Atkinson, Nancy (2010-06-17), Very Clever! LRO Views Huge Lava Tube Skylight in Mare Ingenii, <http://www.universetoday.com/2010/06/17/very-clever-lro-views-huge-lava-tube-skylight-in-mare-ingenii/>. Проверено 13 октября 2011.
- ↑ Could This Lunar Cave Provide Shelter for a Future Moon Colony?, io9 / Gizmodo (October 18, 2014).
- ↑ Wagner, Robert V. & Robinson, Mark S. (July 15, 2014), Distribution, formation mechanisms, and significance of lunar pits, Icarus Т. 237: 52–60, doi:10.1016/j.icarus.2014.04.002, <https://zenodo.org/record/895561>
- ↑ Arya, A. S.; Rajasekhar, R. P.; Thangjam, Guneshwar & Kumara, Ajai (February 25, 2011), Detection of potential site for future human habitability on the Moon using Chandrayaan-1 data, Current Science Т. 100 (4), <http://www.currentscience.ac.in/php/toc.php?vol=100&issue=04>. Проверено 19 декабря 2016.
- ↑ After water, now Indian scientists find cave on Moon, February 8, 2010, <http://www.siliconindia.com/shownews/After_water_now_Indian_scientists_find_cave_on_Moon-nid-65281-cid--sid-.html>. Проверено 24 января 2016.
- ↑ Перейти обратно: 17,0 17,1 Blair, David M.; Chappaz, Loic; Sood, Rohan & Milbury, Colleen (January 15, 2017), The structural stability of lunar lava tubes, Icarus Т. 282: 47–55, DOI 10.1016/j.icarus.2016.10.008
- ↑ Ximenes, S. W. Defining a Mission Architecture and Technologies for Lunar Lava Tube Reconnaissance // Earth and Space 2012 / S. W. Ximenes, J. O. Elliott, O. Bannova. — 2012. — P. 344. — ISBN 978-0-7844-1219-0. — doi:10.1061/9780784412190.038.
- ↑ Kerber, Laura Lecture: Moon Diver Mission Concept - Descending into a Moon Cave to Better Understand the Solar System's Largest Volcanic Eruptions (англ.). KISSCaltech (April 2, 2018). Дата обращения: 24 июня 2018.
- ↑ Moon Diver Mission Concept. KISSCaltech.
- ↑ DAEDALUS (неопр.). www.informatik.uni-wuerzburg.de. Дата обращения: 5 июня 2022.
- ↑ Предложена идея для исследования лунных лавовых трубок // "Вселенная сегодня", 31 марта 2021.
- ↑ Поселение на Луне — взгляд профессора Вестминстерского университета // РБК Тренды
- ↑ O'Neill, Ian (October 27, 2009), Living in Lunar Lava Tubes, <http://news.discovery.com/space/moon-lunar-lava-skylight.html>. Проверено 1 января 2012.
- ↑ York, Cheryl Lynn; Walden, Bryce; Billings, Thomas L. & Reeder, P. Douglas (December 1992), Lunar lava tube sensing, Lunar and Planetary Institute, Joint Workshop on New Technologies for Lunar Resource Assessment, с. 51–52
- ↑ Thermal and Illumination Environments of Lunar Pits and Caves: Models and Observations From the Diviner Lunar Radiometer Experiment // Tyler Horvath, Paul O. Hayne, David A. Paige, 8 июля 2022 (англ.)
- ↑ De Angelis, G.; Wilson, J. W.; Clowdsley, M. S. & Nealy, J. E. (November 2001), Lunar Lava Tubes Radiation Safety Analysis, Bulletin of the American Astronomical Society Т. 33: 1037
- ↑ Walden, Bryce E.; Billings, T. L.; York, Cheryl Lynn & Gillett, S. L. (January 1998), Utility of Lava Tubes on Other Worlds, Workshop on Using In Situ resources for Construction of Planetary Outposts, с. 16
Ссылки
- Лавовые колодцы на Луне: комнатная температура круглый год и место для лунной базы // XX2 век, 1 августа 2022.