Если люди когда-нибудь будут жить на Луне, где нет атмосферы и защитного магнитного поля, им придется справляться с падающими космическими камнями и микрометеоритами, которые будут обрушиваться на поверхность, солнечными бурями, которые могут вывести из строя электронное оборудование, и смертельно опасными температурами, колеблющимися от ледяных до обжигающих.
Одним из решений, которое уже давно обсуждается, могло бы стать возвращение к истокам человечества: жить в подземных пещерах или туннелях.
До недавнего времени доказательства существования таких подземных убежищ включали лишь заманчивые фотографии более 200 глубоких, темных, загадочных вертикальных ям. Ученые предположили, что эти ямы могут быть связаны с сетью туннелей длиной в несколько миль и огромных подземных пещер размером с небольшой город, в некоторых случаях уходящих на глубину до 30 этажей.
Новый анализ показывает, что одна из этих ям, огромная дыра на Луне глубиной 100 метров и примерно такого же диаметра, соединена с пещерой или туннелем, по крайней мере, вдвое длиннее баскетбольной площадки, возможно, длиной в несколько километров. Эти туннели называются лавовыми трубами, образовавшимися много миллионов лет назад, когда Луна была молодой, горячей и вулканической.
«Эти пещеры были теоретизированы более 50 лет, но это первый случай, когда мы продемонстрировали их существование», — сказал член исследовательской группы Лоренцо Бруццоне, профессор Университета Тренто в Италии. «Это открытие предоставляет первые прямые доказательства доступной лавовой трубы под поверхностью Луны».
Команда проанализировала радарные данные с лунного орбитального аппарата NASA (LRO), чтобы сделать это открытие, о котором было сообщено в прошлом месяце в журнале Nature Astronomy. Они сначала использовали аналогичные данные о подземных пещерах на Земле, чтобы создать 3D-модель того, что может существовать под поверхностью Луны.
NASA объяснило, как, по их мнению, сформировались лавовые трубы: «Как и лавовые трубы, обнаруженные на Земле, ученые предполагают, что лунные пещеры сформировались, когда расплавленная лава текла под полем остывшей лавы или когда корка сформировалась над рекой лавы, оставляя длинный, пустой туннель. Если потолок затвердевшей лавовой трубы обрушится, он открывает яму, как световой люк, который может вести в остальную часть пещерообразного туннеля».
Создание туннелей на Луне
NASA объясняет, как могли образоваться лавовые трубы:
«Как и лавовые трубы, обнаруженные на Земле, ученые предполагают, что лунные пещеры образовались, когда расплавленная лава текла под полем охлажденной лавы, или когда над рекой лавы образовалась корка, оставляя длинный, пустой туннель. Если потолок затвердевшей лавовой трубы обрушивается, он открывает яму, как световой люк, который может вести в остальную часть туннеля, похожего на пещеру».
В этом видео объясняется процесс:
Ученые предполагают, что несколько из более чем 200 известных вертикальных ям могут быть обрушившимися световыми люками, связанными с лавовыми трубами.
Другие наблюдения, сделанные в рамках гравитационной миссии NASA GRAIL несколько лет назад, предоставили убедительные доказательства существования нескольких «сильных кандидатов» на роль лавовых труб, которые могут быть в несколько километров шириной и сотни метров глубиной. Хотя миссия GRAIL завершилась в 2012 году, ученые продолжают изучать ее данные. Последняя кандидатура на лавовую трубу, о которой сообщалось в журнале Icarus ранее в этом году, вероятно, связана с вертикальной ямой в районе Марийских холмов, в другой части Луны, называемой регионом Марийских холмов.
Предполагаемая лавовая труба, которая, как полагают, существует на основе «аномалии отрицательной плотности», оценивается в 60 км длиной, 9 км шириной и высотой с 16-этажное здание.
Предоставление жизненно важной защиты
Еще не ясно, что находится в яме Моря Спокойствия, но новый анализ «определенно указывает на то, что там есть проход, который идет глубже, чем мы могли увидеть с помощью изображений в видимом диапазоне», сказал Роберт Вагнер, планетолог из Университета штата Аризона в Темпе, который не участвовал в этом исследовании.
Если эти лавовые трубы существуют, они должны быть термически стабильными, что, по словам NASA, означает, что они избегают резких колебаний температуры на поверхности, где ртуть поднимается до 127°C днем и опускается до минус 173°C ночью. Температура в постоянно затененной части ямы в Море Спокойствия была ранее измерена и оказалась довольно стабильной как днем, так и ночью — около 17°C.
Лавовые трубы также будут защищать людей и их оборудование от солнечной и космической радиации, а также от мелких метеоритов и крупных космических камней. На Земле мелкие метеоры в основном сгорают в атмосфере. На Луне их ничто не останавливает и не замедляет.
Когда вы видите падающие звезды, это крошечные метеоры — размером с горошину или меньше — сгорающие в нашей атмосфере. На Луне такие объекты ударяют без препятствий и быстрее пули, со скоростью до 160 000 миль в час (72 км/сек). Обычная пуля летит примерно со скоростью 1840 миль в час (0,8 км/сек).
Десятифунтовый космический камень, падающий на Землю, создал бы гигантский огненный шар в небе, вероятно, расколовшись на мелкие кусочки (в зависимости от того, сколько в нем камня или железа). Некоторые из них могли бы упасть на землю — но с конечной скоростью от 200 до 400 миль в час из-за сопротивления воздуха. На Луне этот же камень остался бы целым до удара о поверхность, создавая кратер диаметром 9 метров, по оценкам NASA.
Выживание против жизни
Лавовые трубы сами по себе, конечно, не пригодны для жизни. Отважным колонистам все равно потребуются воздух, вода и пища — которых на Луне нет в готовом виде. Но, хотя еду и воду можно транспортировать или даже добывать (если бы колонию возглавлял Мэтт Деймон), для создания герметичных пространств с пригодным для дыхания воздухом потребуются постоянные сооружения.
NASA имеет план на этот счет — построить дома на Луне к 2040 году. Этот график кажется невероятно амбициозным, учитывая отсутствие необходимых колоссальных средств. Идея, и за это надо отдать должное изобретательности, заключается в 3D-печати домов из лунного бетона. Это позволило бы избежать огромных затрат на транспортировку материалов с Земли на Луну, которые оцениваются примерно в 1 миллион долларов за килограмм груза.
Планы NASA по возвращению людей на Луну — под названием проект «Артемида» — изложены с использованием футуристических технических терминов и яркой графики, которая может заставить скептика задуматься, сколько десятилетий потребуется для реализации этой мечты. Прежде чем можно будет построить хоть одно сооружение, частные компании, работающие с NASA, должны разработать технологии для строительства за пределами Земли, которые смогут работать в условиях...
низкой гравитации и отсутствия кислорода, среди суровых температур, в окружении мелкой, остроугольной лунной пыли, которая токсична для людей и разрушительна для техники, и при этом выдерживать солнечные бури, которые могут вывести из строя утилиты и средства связи даже на Земле. Технологии, необходимые для строительства внеземных домов и инфраструктуры, существуют пока только в виде чертежей и мечтаний.
Как именно 3D-печатные структуры смогут выдержать обстрел высокоскоростными метеоритами размером с пулю, не говоря уже о действительно разрушительных более крупных космических камнях, пока не ясно.
Именно поэтому лавовые трубы привлекают внимание многих экспертов.
Лунное подземелье
Одна из идей, обсуждаемых среди поклонников лунного поселения, — герметизация лавовых труб. Анализ, проведенный двумя инженерами, одним из которых из Университета Рутгерса, а другим из космической компании Blue Origin, смоделировал эту идею.
«Лунные лавовые трубы представляют собой перспективные места для долгосрочного обитания человека», — заключили инженеры в прошлом году в журнале Acta Astronautica, добавив, что их структурная симуляция «подтвердила, что действительно возможно герметизировать небольшую лавовую трубу, подобную тем, которые уже были обнаружены, и превратить ее в убежище с пригодным для дыхания воздухом».
Тем не менее, о структурной целостности лунных лавовых труб известно очень мало. Но можно утверждать, что это важное направление для исследования. Строительство безопасных лунных домов в лавовой трубе во многих отношениях выглядит менее сложным, чем создание жилья на открытой поверхности. Особенно на начальном этапе, когда рабочие и другие первопроходцы будут нуждаться в безопасном месте для укрытия, пока строится лунное поселение.
Дэвид Пейдж, планетолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, один из исследователей, изучавших ямы и предполагаемые пещеры на Луне, которые были выявлены миссией LRO. Как он отметил ранее: «Человечество эволюционировало, живя в пещерах, и в пещеры мы можем вернуться, когда будем жить на Луне».
