Siden eldgamle tider har huler tiltrukket seg mennesker, mørket er fullt av farer, men hemmeligheten i dypet tiltrekker seg både Pithecanthropus, moderne forskere og turister. Hundrevis av huler på land og under vann har blitt studert på jorden, men et vanskeligere mål venter fremover - huler på andre planeter. Blogger og populariser av kosmonautikk Vitaly "Green Cat" Yegorov snakket om det som venter på fremtidige romhuggere.
De fleste av de kjente hulene på jorden ble dannet som et resultat av erosjon - ødeleggelsen av bergarter, vanligvis under påvirkning av vann og kjemiske forbindelser oppløst i den. Slike grotter kalles karstgrotter. I vulkanske regioner er underjordiske hulrom med lava opprinnelse utbredt - kupler og rør. I motsetning til karstgrotter, som det tar tusenvis eller millioner av år å danne, dannes vulkanske huler ganske raskt, i løpet av en periode med utbrudd og aktiv utgyting av lava.
Vulkanske huler
Et lavarør er en lang, naturlig forekommende tunnel, noen ganger opptil titalls kilometer lang, med et flatt gulv og et hvelvet tak. Røret dannes under utbruddet av ganske flytende og tyktflytende basaltisk lava. Spredningen fra kilden begynner lavastrømmen å avkjøles, og den øvre skorpen stivner først, under hvilken strømmen fortsetter. På grunn av frigjøring av vulkanske gasser mellom "taket" og bekken, dannes et hulrom som utvides når strømmen tørker opp. Resultatet er en ekte "metro" som passer for å gå. Det økte trykket av vulkanske gasser fører til sekundær smelting av rørets hvelv, så noen ganger er det dekket av lavastalaktitter.
Vulkanisme er også kjent på andre planeter.
I følge en rekke indirekte tegn kan det antas at vulkanene i Venus fremdeles bryter ut, og takket være varmen der avkjøles lava mye saktere, noe som betyr at strømningene blir mye bredere. Det antas også at, på grunn av svovelforbindelser, er smeltetemperaturen til venusisk lava lavere enn jordens, og dette bidrar ytterligere til lavastrømmenes mobilitet.
Mars er kjent for sine gigantiske vulkaner - men nå sovnet de alle sammen, men før det klarte de å oversvømme tusenvis av kvadratkilometer av overflaten med basaltisk lava.
Kampanjevideo:
Månen opplevde også en aktiv periode assosiert med både asteroide bombardement og intern tektonisk aktivitet. De vidstrakte månene er oversvømmet med lavastrømmer, som vi kaller hav.
Forskere gjettet at det skulle være lavahuler på Månen og solsystemets planeter tilbake på 1800-tallet, men de første oppdagelsene måtte vente til begynnelsen av kosmonautikken.
Kollapserte lavarør i bakkene av vulkanen Pavlina på bildet fra Mars Express-satellitten.
Caves of Mars
Skjulte vulkanske rør i bakken til Mars vulkaner ble oppdaget av den automatiske interplanetære stasjonen Viking på 1970-tallet.
Tretti år senere fanget Mars Odyssey-satellitten de første sinkhullene, noe som indikerte fortsatt eksisterende huler som ventet på deres speleologer. Diameteren på de gapende fallene når 250 meter. De fleste av dem ble funnet i bakken til skjoldvulkaner i Tarsis-høylandet. Den moderne Mars Reconnaissance Orbiter, ved hjelp av et høyoppløselig HiRISE-teleskop, var i stand til å se inn i tarmene til Mars, så langt som mulig fra bane.
Et synkehull i en lavahule på vulkanen Mars Askriyskaya. MRO satellittbilde.
Marsgrotter tiltrekker seg forskere av flere grunner. På grunn av den tynne atmosfæren bestråles hele overflaten av planeten av ultrafiolett sol og bombes av kosmisk ladede partikler, så eksistensen av mikrobielt liv eller til og med komplekse organiske forbindelser i jordens øvre lag er usannsynlig. Under beskyttelse av hulehvelv øker sjansene for bevaring av dem dramatisk - selv om selve livet ikke lenger finnes der, vil restene ligge mye lenger. Det er også mulig at vannis og andre forbindelser som er mer flyktige i åpne områder vil bli funnet i marsgrottene.
De mest dristige drømmere antyder at marsgrottene kan bli et fristed for de første menneskelige basene og bosetningene - beskyttelse mot stråling og vannforsyning vil være nyttig for fremtidige kolonister. Selv om en rekke faktorer indikerer at vulkanske huler i Mars ikke er det mest egnede stedet å bo. Alle ligger i vulkanske skråninger i en høyde på flere kilometer over sletten. I mellomtiden er det vanskelig å lande i områder med høy høyde på grunn av det for tynne laget av atmosfæren. Atmosfæren bidrar til å spare drivstoff til bremsing under landing, så det tyngste romfartøyet prøver å senke de dypeste stedene på Mars. Takket være den samme atmosfæren er lavlandet bedre beskyttet mot stråling. Og avleiringen av vannis på overflaten er også studert, inkludert i nærheten av Mars dypeste depresjon - Hellas-dalen. Derfor,inntil tilstedeværelsen av biogene eller andre mineraler i marsgrottene er bekreftet, anbefales det å utforske dem ved hjelp av robotiske midler.
En viktig faktor som hindrer utviklingen av Mars-speleologi er kravene til planetens sikkerhet. Hvis det er en sannsynlighet for å bevare hypotetisk marsliv i huler, må forskeren være 100 prosent steril for å utelukke sannsynligheten for det fantastiske scenariet til "Martian Chronicles", der en jordnys nyset drepte en stor sivilisasjon. I dag er det ikke mulig å sikre fullstendig sterilitet til romfartøyet på jorden, og våre mikrober er i stand til å tåle forholdene for romfart. Derfor ser ikke martianerne ut for å ikke ødelegge dem ved et uhell.
Månegrotter
Men læren om planetsikkerhet forstyrrer ikke besøket av månegrottene. The Hollow Moon har gjentatte ganger blitt scenen til fantastiske verk. Selv om virkeligheten er langt fra fiksjon, er den også oppmuntrende for romantikere. Eksistensen av månegrotter ble antatt i lang tid, men direkte bekreftelse kom først i 2009. For første gang oppdaget den japanske robotstasjonen Kaguya uvanlige kratere som ikke hadde noen sirkulær voll og ingen tegn til intern utkast. Diameteren nådde 100 meter, og dybden virket så betydelig at sollys i siden rett og slett ikke nådde bunnen. Den amerikanske sonden Lunar Reconnaissance Orbiter var i stand til å undersøke dyppene mye mer detaljert, på forskjellige tidspunkter på dagen, estimere ikke bare dybden på bunnen og dens innhold, men også strukturen til sideveggene, og til og med se under buene.
Svikt i underhulen i roen. LRO satellittundersøkelse.
Svikt i underhulen i roen. LRO satellittundersøkelse.
En gruppe forskere fra University of Arizona har utviklet en spesiell PitScan-algoritme, som i halvautomatisk modus lette etter hull i huler på månens overflate og fant mer enn to hundre av dem. De kan deles inn i tre betingede grupper:
- svikt i lavakanaler, som rant ut under vulkanutbrudd;
lavahulrom dannet av smelten dannet i store kratere fra fallet av store asteroider;
- hulrom i månen.
Et hull i det påståtte lavarøret kunne sees på det vulkanske høylandet i Marius Hills, ved ekvator vest for den synlige siden av månen. Fra satellittene er en lavastrømningskanal tydelig synlig der, som strekker seg titalls kilometer fra vulkanens ventilasjon. Et hull er synlig i den frosne bekken omtrent 25 kilometer fra krateret. Enten gjorde en meteoritt den, eller "taket" kollapset av seg selv, men nå kan du se et hull 80 meter bredt og 45 meter dypt. Bredden på strømmen i stedet for hullet når 800 meter, og oppstrøms når den opp til en kilometer, så det kan være en gigantisk tunnel etter jordiske standarder.
Ved Purdue University ble det utført numeriske simuleringer, i henhold til hvilke styrken av basaltisk lava og lav månekraft gjør det mulig å bevare hvelv i tunneler opp til en kilometer bredt på overflaten og haller opp til fem kilometer brede på en dybde på flere hundre meter uten ødeleggelse. Dataene om gravitasjonsfeltet til månen, innhentet ved hjelp av GRAIL-sonder, bidro til å sammenligne simuleringen med virkeligheten. Forskere tok GRAIL-målinger over et mulig hulrom i Marius-åsene og prøvde å finne lignende data som er innhentet andre steder. Så det var mulig å finne opptil ti "signaturer" av mulige månehulrom, hvorav noen er 100 kilometer lange og flere kilometer brede. De fleste av dem finnes under månehavet.
Flere hull i månehavet ble faktisk oppdaget, men de faller ikke sammen med de mulige tomrom som ble beregnet fra avvikene fra gravitasjonsfeltet. Imidlertid er ett hull i Stillhethavet, omtrent 400 kilometer nordøst for landingsstedet Apollo 11, det største og dypeste kartlagt av satellitt. Hullet har en diameter på ca 100 meter og en dybde på opptil 100 meter. Det er ingen lavakanaler eller vulkanske kupler i nærheten som kan indikere tilstedeværelsen av en tunnel, men en slik tilstedeværelse kan fortsatt antas.
Dette hullet er interessant for forskere, ikke bare på grunn av det som kan være skjult i bunnen, men også på grunn av den lagdelte strukturen, som er synlig på hullets bratte vegger. Disse lagene antyder forskere at lavahavet ble dannet som et resultat av flere lavasøl, hvorav noen var ganske tynne, opp til en meter.
Hullet i stillhetens hav er fortsatt et av de mest passende stedene for en robotprobe å lande og utforske hulen fra innsiden. Imidlertid har foreløpig ikke en eneste romfartsorganisasjon planer om å utvikle lunar huleroboter. Apollo 15-astronauter som utforsket bakkene til Hadley Rill Canyon, som ifølge en hypotese en gang var et lavarør, men som senere kollapset, kom nærmest hemmelighetene til månelavarør.
Apollo 15 mannskapssjef David Scott foran Hadley Rill Valley. Foto av lunar module pilot James Irwin.
Fremtiden for interplanetarisk speleologi
I mellomtiden forberedes fremtidig utforskning av måne- og marsgrotter på jorden. På planeten vår er mange vulkanske huler tilgjengelige for å utforske og besøke, som gjør det mulig å presentere alle kompleksitetene i interplanetarisk speleologi. I Russland er lavarør og huler kjent i Kamchatka. Et av lavatubene, omtrent 100 meter lange, er tilgjengelig i vulkanen Gorely. Denne hulen er ganske gammel, etterlatt etter et utbrudd for to tusen år siden. I den kan du føle deg som en marsfarer takket være temperaturen nær null og en massiv isbre som delvis blokkerer inngangen.
Lavahule av Tolbachik vulkan, dannet av utbruddet 2012-2013.
Flere huler ble dannet under vulkanutbruddet i Tolbachik i 2012–2013. Disse hulene er mer pittoreske, med haientann-lavastalaktitter som dekker taket, salt drypper i taket og voksende stalagmitter på gulvet. Her er varmen til avkjøling av lava fortsatt bevart, te kan fortsatt kokes på varme sprekker, og noen grener av hulene er utilgjengelige for besøk på grunn av den høye temperaturen.
Til tross for den åpenbare vitenskapelige interessen for å utforske fremmede grotter, så langt har ingen romfartsorganisasjoner krenket hemmelighetene deres. Den tekniske gjennomføringen av en slik studie er fortsatt et alvorlig hinder på denne veien. Sonden må enten plantes nøyaktig i bunnen av hullet, eller utstyres med klatreutstyr for nedstigning av en vertikal vegg. Dette alene er nok til å stoppe hele utviklingen - kompleksiteten er for høy, og derfor risikoen. Deretter må du gi kraft til roboten i hulens mørke, og viktigst av alt, kontrollere og opprettholde kommunikasjon uten direkte radiosynlighet.
I romutforskning gis det alltid preferanser til prosjekter med høy pålitelighet og lovende langsiktig tilførsel av unike data, slik at caving-roboter fortsatt mister konkurransen til satellitter og teleskoper. Bare noen få private team av deltakere i Google Lunar XPRIZE-konkurransen kunngjorde at deres utvikling vil tillate studium av månegrotter. Det amerikanske Astrobotic-teamet og den japanske Hakuto har utpekt månehuler som mål, men så lenge probene deres forblir på jorden, og på månen, må de bare gå 500 meter for å fortjene seier. Gitt sjeldenheten til månehulene og vanskeligheten med nøyaktig landing, er det lite sannsynlig at lagene vil være i stand til å nå månehulen første gang.
