Igal aastal alates 1970. aastast on astronoomid, geoloogid, geofüüsikud ja hulk teisi spetsialiste tulnud kokku, et osaleda kuu- ja planeediteaduse konverentsil (LPCS). Kuu- ja planetaarinstituudi (LPI) ja NASA Johnsoni kosmosekeskuse (JSC) ühiselt sponsoreeritud sündmus on kogu maailmas tegutsevatele teadlastele võimalus jagada ja esitleda uusimaid planeetide uuringuid Maa ainsa kuu kohta.
Sel aastal oli üheks suurimaks tähelepanu köitjaks leiud, mida teisipäeval, 17. märtsil tutvustas Purdue ülikooli tudengite meeskond. Ülikooli maakera, atmosfääri ja planeediteaduste osakonna kraadiõppuri juhtimisel näitas nende jagatud uuring, et Kuul võivad olla stabiilsed laavatorud, need on piisavalt suured, et mahutada terveid linnu.
Lisaks sellele, et nende torude olemasolu on sihtmärgiks tulevastes geoloogilistes ja geofüüsikalistes uuringutes, võib see olla ka edaspidiste inimkosmoseuuringute õnnistuseks. Põhimõtteliselt väitsid nad, et sellised suured, stabiilsed maa-alused tunnelid võivad pakkuda inimasustustele kodu, kaitstes neid kahjuliku kosmilise kiirguse ja äärmuslike temperatuuride eest.
Laavatorud on looduslikud kanalid, mis moodustuvad vulkaanipurske tagajärjel pinna all liikuvast laavast. Laava liikumisel jahtuvad selle välimised servad, moodustades kivistunud, kanalitaolise kooriku, mis jääb pärast laavavoolu peatumist maha. Juba mõnda aega on Lunari teadlased spekuleerinud, kas Kuul juhtub laavavooge või mitte, mida tõestab pinnal paiknevate nõtkete rullide olemasolu.
Madalrööpmed on kuunupinna kitsad süvendid, mis sarnanevad kanalitega ja millel on kõverad rajad, mis looklevad üle maastiku nagu jõeorg. Praegu arvatakse, et need rullid on kokkuvarisenud laavatorude jäänused või väljasurnud laavavoolud, mida toetab asjaolu, et need algavad tavaliselt kustunud vulkaani kohast.
Neid, mida on varem Kuul täheldatud, on kuni 10 kilomeetri laiune ja sadade kilomeetrite pikkune. Selle suuruse korral oleks stabiilse toru olemasolu - s.o see, mis ei olnud kokku kukkunud, moodustades kaldkriipsu, piisavalt suure linna mahutamiseks.
Purdue meeskond uuris oma uurimuse huvides, kas maa sees võiks eksisteerida sama ulatusega laavatorusid. Nad leidsid, et laavatoru stabiilsus sõltus paljudest muutujatest, sealhulgas laiusest, katuse paksusest ja jahutatud laava pingeseisundist. uurijad modelleerisid ka laavatorusid, mille seinad moodustasid laava ühe paksu kihina ja laava paljudesse kihtidesse.
Purdue Maa atmosfääri ja planeediteaduste osakonna kraadiõppur David Blair juhtis uuringut, milles uuriti, kas üle 1 kilomeetri laiused tühjad laavatorud võivad Kuul struktuurselt stabiilsed püsida.
"Meie töö on mõnevõrra ainulaadne, kuna oleme Purdue'is ühendanud erinevate osakondade inimeste anded," rääkis Blair kosmoseajakirjale e-posti teel. "Prof Bobeti (tsiviilehitusprofessori) juhtimisel oleme suutnud kaasata tänapäevased arusaamad kivimehaanikast meie laavatorude arvutimudelitesse, et näha, kuidas need võivad tõrkeid tekitada ja kuuraskuse mõjul puruneda."
Uurimistöö huvides konstrueeris meeskond stabiilsuse kontrollimiseks mitmeid erineva suurusega ja erineva katuse paksusega laavatorude mudeleid. See seisnes selles, et nad kontrollisid iga mudelit, et näha, kas see ennustas rikke kuskil laavatoru katusel.
"See, mis me leidsime, oli üllatav," jätkas Blair, "kuna teoreetiliselt on palju suuremad laavatorud võimalikud, kui seni arvati. Isegi vaid mõne meetri paksuse katuse korral võivad kilomeetri laiused laavatorud jääda seisma. Põhjus, miks see on, on siiski pisut vähem üllatav. Viimane töö, mille me sel teemal leida võisime, on päritApollo ajastul ja kasutas laavatoru kuju palju lihtsamat lähendit - katuse lamedat tala.
Uuring, millele ta viitab, “Kuu ühekordsete rullide päritolu kohta”, avaldati 1969. aastal ajakirjas Kaasaegne geoloogia. Selles tõid professorid Greeley, Oberbeck ja Quaide välja argumendi, mille kohaselt järk-järguliste rullide moodustumine oli seotud laavavoolutorude kokkuvarisemisega ja et stabiilsed voolud võivad endiselt olemas olla. Lamepalkkatuse jaoks arvutades leiti nende töö maksimaalne laavatoru suurus pisut alla 400 m.
"Meie mudelid kasutavad geomeetriat, mis sarnaneb Maal laavatorudele sarnase geomeetriaga," ütles Blair, "mingi poolkaarekujulise pool-elliptilise kujuga. Tõsiasi, et kaarjas katus laseb suuremal laavatorul püsti seista, on loogiline: inimesed on antiikajast peale teadnud, et kaarkatused võimaldavad tunnelitel või sildadel laiemate vahemaadega seista. "
Purdue uuring tugineb ka varasematele JAXA ja NASA poolt läbi viidud uuringutele, kus Kuu peal asuvate katuseakende pildid - s.t Kuu pinna augud - kinnitasid vähemalt paarikümne meetri laiuseid koopaid. NASA Kuu raskusjõu taastumise ja siselabori laboratooriumi (GRAIL) andmeid, mis näitasid Kuu kooriku paksuses suuri erinevusi, tõlgendatakse endiselt, kuid see võib olla ka märk suurte maa-aluste süvendite kohta.
Seetõttu on Blair kindel, et nende töö avab uusi ja teostatavaid selgitusi paljudele erinevat tüüpi vaatlustele, mis on varem tehtud. Varem oli mõeldamatu, et Kuul võisid eksisteerida suured, stabiilsed koopad. Kuid tänu tema meeskonna teoreetilisele uuringule on nüüd teada, et sobivates tingimustes on see kõige vähem võimalik.
Veel üks põnev aspekt, mida see töö pakub, on tagajärjed, mida see tulevikus uurib ja isegi Kuule koloniseerib. Kiirguskaitse küsimus on juba suur teema. Arvestades, et Kuul pole atmosfääri, pole kolonistidel ja põllumajandustegevustel looduslikku kaitset kosmiliste kiirte eest.
"Geoloogiliselt stabiilsed laavatorud oleksid inimese kosmoseuuringute jaoks kindlasti õnnistuseks," kommenteeris Blair. “Niisugune koobas võiks olla tõesti ideaalne koht Kuu baasi ehitamiseks ja üldiselt inimese püsiva viibimise toetamiseks Kuul. Kui lähete pinnale isegi mõni meeter allapoole, leevendate järsku paljusid probleeme, mis on seotud proovides asustada Kuu pinda. ”
Põhimõtteliselt lisaks kiirguse eest kaitsmisele kõrvaldaks maa-alune alus mikrometeoriitide probleemidest ja Kuu pinnal esinevatest äärmuslikest temperatuurimuutustest. Veelgi enam, stabiilsed pinnase all olevad laavatorud võivad hõlbustada inimese elukeskkonna aluse survestamist.
"Inimesed on kõiki neid asju varem uurinud ja neist rääkinud," lisas Blair, "kuid meie töö näitab, et sellised võimalused võivad potentsiaalselt olemas olla - nüüd peame lihtsalt need leidma. Inimesed on koobastes elanud algusest peale ja see võib olla mõistlik ka Kuul! ”
Lisaks Meloshile, Blairile ja Bobetile kuuluvad meeskonna liikmete hulka Lennunduse ja Astronautika Kooli kraadiõppurid Loic Chappaz ja Rohan Sood; Kathleen Howell, Purdue's Hsu Lo lennunduse ja astronautika inseneriprofessor; Andy M. Freed, maa-, atmosfääri- ja planeediteaduste dotsent; ning Maa, atmosfääri ja planeediteaduste osakonna järeldoktori kaastöötaja Colleen Milbury.
