מדי שנה מאז 1970, אסטרונומים, גיאולוגים, גאופיזיקאים ועוד שלל מומחים אחרים התכנסו בכדי להשתתף בוועידת המדע הירחי והפלנטרי (LPCS). אירוע שנתי זה הוא סיכוי עבור מדענים מכל העולם לשתף ולהציג את המחקר העדכני ביותר בנושא הפלנטה הנוגע לירח היחיד של כדור הארץ, במימון משותף על ידי המכון לונאר ופלנטרי (LPI) ומרכז החלל ג'ונסון של נאס"א.
השנה, אחד מלוכדי הקשב הגדול ביותר היה הממצאים שהוצגו ביום שלישי, ה -17 במרץ, על ידי צוות סטודנטים מאוניברסיטת פרדו. הובלה על ידי סטודנט לתואר שני מהמחלקה למדעי כדור הארץ, האטמוספירה והפלנטריה באוניברסיטה, המחקר ששיתפו מעיד כי יתכנו צינורות לבה יציבים על הירח, כאלה גדולים מספיק להכיל ערים שלמות.
בנוסף להיותו יעד למחקרים גיאולוגיים וגיאופיזיים עתידיים, קיומם של צינורות אלה יכול להוות יתרון גם לחקירת החלל האנושי בעתיד. בעיקרון, הם טענו, מנהרות תת-קרקעיות גדולות ויציבות יכולות לספק בית להתנחלויות אנושיות ולהגן עליהם מפני קרינה קוסמית מזיקה וקיצוניות בטמפרטורה.
צינורות לבה הם צינורות טבעיים הנוצרים על ידי לבה זורמת הנעה מתחת לפני השטח כתוצאה מהתפרצות געשית. כאשר הלבה נעה, הקצוות החיצוניים שלה מתקררים, ויוצרים קרום מוקשה, דמוי תעלה, שנותר מאחור ברגע שזרימת הלבה נעצרת. במשך זמן מה משערים מדעני ירח האם זרימת לבה מתרחשת על הירח ובין אם לא, מה שמעיד על ידי נוכחות סלעים רציניים על פני השטח.
סורגים רציפים הם שקעים צרים במשטח הירח הדומים לתעלות, ויש להם שבילים מעוקלים שמתפתלים על פני הנוף כמו עמק נהר. כיום מעריכים כי סלעים אלו הם שרידי צינורות לבה שהתמוטטו או זרימות לבה נכחדות, שמגובה בכך שהן בדרך כלל מתחילות באתר של הר געש נכחד.
אלה שנצפו על הירח בעבר נעים בגודל של עד 10 ק"מ ברוחב ואורך מאות ק"מ. בגודל זה, קיומה של צינור יציב - כלומר כזה שלא התמוטט ליצירת סורג רציף - יהיה גדול דיו בכדי להכיל עיר מרכזית.
לצורך המחקר שלהם, צוות פורדו בדק אם צינורות לבה באותה קנה מידה יכולות להתקיים מתחת לאדמה. מה שהם מצאו זה שהיציבות של צינור לבה הייתה תלויה במספר משתנים - כולל רוחב, עובי הגג ומצב הלחץ של הלבה המצוננת. החוקרים גם דגמו צינורות לבה עם קירות שנוצרו על ידי לבה שהונחו בשכבה עבה אחת ועם לבה המונחת בשכבות דקות רבות.
דייויד בלייר, סטודנט לתארים מתקדמים במחלקה למדעי כדור הארץ, האטמוספירה והפלנטריה של פרדו, הוביל את המחקר שבדק אם צינורות לבה ריקים שאורכם יותר מקילומטר יכולים להישאר יציבים מבחינה מבנית על הירח.
"העבודה שלנו מעט ייחודית בכך ששילבנו את הכישרון של אנשים ממחלקות שונות בפורדו," אמר בלייר למגזין Space באמצעות אימייל. "בעזרת הנחייתו של פרופ 'בובט (פרופסור להנדסה אזרחית) הצלחנו לשלב הבנה מודרנית של מכניקת סלע במודלי המחשבים שלנו של צינורות לבה כדי לראות כיצד הם עלולים להיכשל ונשברים תחת כוח הכבידה הירחי."
לצורך המחקר שלהם, הצוות הציב מספר דגמים של צינורות לבה בגדלים שונים ובעובי גג שונים לבדיקת היציבות. זה כלל אותם לבדוק כל דגם כדי לראות אם הוא ניבא כישלון בכל מקום בגג צינור הלבה.
"מה שמצאנו היה מפתיע," המשיך בלייר, "בכך שצינורות לבה גדולים בהרבה אפשריים תיאורטית ממה שחשבו בעבר. אפילו עם גג בעובי של מטרים ספורים, צינורות לבה ברוחב של קילומטר עשויים להישאר עומדים. הסיבה, עם זאת, קצת פחות מפתיעה. העבודה האחרונה שיכולנו למצוא בנושא היא מתוךאפולו העידן, והשתמשו בקירוב הרבה יותר פשוט לצורת צינור הלבה - קרן שטוחה לגג.
המחקר שאליו הוא מתייחס, "על מקורם של סורגי ירח ירחיים", פורסם בשנת 1969 בכתב העת גאולוגיה מודרנית. בתוכו קידמו הפרופסורים גרילי, אוברבק וקוואייד את הטענה לפיה היווצרות סילי רציף נקשרה להתמוטטות צינורות זרימת לבה, ושאולי עדיין קיימות יציבות. בחישובם לגג קרני שטוח, עבודותיהם מצאו גודל צינור לבה מקסימלי של פחות מ -400 מ '.
"הדגמים שלנו משתמשים בגיאומטריה הדומה יותר למה שנראה בצינורות לבה על כדור הארץ", אמר בלייר, "מעין צורה חצי אליפטית עם גג מקושת. העובדה שגג מקושת מאפשר צינור לבה גדול יותר להישאר עומד הגיוני: בני האדם ידעו מאז ימי קדם כי גגות מקושתים מאפשרים למנהרות או גשרים להישאר עומדים עם טווחים רחבים יותר. "
המחקר של Purdue מתבסס גם על מחקרים קודמים שנערכו על ידי JAXA ונאס"א, שם תמונות של "צוהר" על הירח - כלומר חורים במשטח הירחי - אישרו את נוכחותם של מערות לפחות כמה עשרות מטרים לרוחב. הנתונים ממעבדת התאוששות הכבידה הירחית של NASA ומעבדת הפנים (GRAIL) - שהראו וריאציות גדולות בעובי קרום הירח עדיין מתפרשים, אך הם יכולים גם להוות אינדיקציה למיתקעים גדולים מתחת לפני השטח.
כתוצאה מכך, בלייר בטוח כי עבודתם פותחת הסברים חדשים ובר קיימים לסוגים רבים של תצפיות שנערכו בעבר. בעבר לא ניתן היה לחשוב כי קיימות מערות גדולות ויציבות על הירח. אך בזכות המחקר התיאורטי של צוותו, ידוע כעת כי בתנאים המתאימים, הדבר הכי פחות אפשרי.
היבט מרגש נוסף שעבודה זו היא ההשלכות שהיא מציעה לחקירה עתידית ואפילו לקולוניזציה על הירח. כבר עכשיו נושא ההגנה מפני קרינה הוא נושא גדול. בהתחשב בכך שלירח אין אווירה, לקולוניסטים ולפעולות החקלאיות לא יהיה שום סיכוך טבעי מפני קרניים קוסמיות.
"צינורות לבה יציבים מבחינה גיאולוגית היו בהחלט יתרון לחקירת החלל האנושי", העיר בלייר. "מערה כזו יכולה להיות מקום אידיאלי לבניית בסיס ירחי, ובאופן כללי לתמיכה בנוכחות אנושית מתמשכת על הירח. כשאתם עוברים מתחת לפני השטח אפילו כמה מטרים, אתם פתאום מקלים על הרבה מהבעיות בניסיון לאכלס את פני הירח. "
בעיקרון, בנוסף להגנה מפני קרינה, בסיס תת-קרקעי יעיף את הבעיות של המיקרומטוריטים ואת השינויים הקיצוניים בטמפרטורה הנפוצים על פני הירח. יתרה מזו, צינורות לבה תת-קרקעיים, עשויים להקל על המשימה של לחץ על בסיס לבני אדם.
"אנשים למדו ודיברו על כל הדברים האלה בעבר", הוסיף בלייר, "אבל העבודה שלנו מראה שסוג כזה של הזדמנויות יכולות להיות קיימות - עכשיו אנחנו רק צריכים למצוא אותם. בני אדם חיים במערות מאז ההתחלה, וזה עשוי להיות הגיוני גם בירח! "
בנוסף למלוש, בלייר ובובט, חברי הצוות כוללים את לויס צ'אפז ורוהאן סוד, סטודנטים לתארים מתקדמים בבית הספר לאווירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה; קתלין האוול, פרופסור Hsu Lo של Purdue להנדסת אווירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה; אנדי מ 'פריד, פרופסור חבר למדעי האדמה, האטמוספירה והפלנטה; וקולין מילבורי, מחקר פוסט-דוקטורט במחלקה למדעי כדור הארץ, האטמוספרה והפלנטריה.
