Лунные убежища: ученые предложили способ для расчета высоты лавовых трубок
Лавовые пещеры могут стать потенциальным «убежищем» для людей на Луне. Однако, несмотря на изученность подобных подземных «туннелей» на нашей планете, ученые не знают, как они могут выглядеть на естественном спутнике Земли. Чтобы выяснить их форму, высоту и другие параметры, американские исследователи вывели математическую формулу и применили ее в компьютерном моделировании. Такой способ позволит «предсказывать» внутреннее строение лавовых трубок на основе снимков орбитальных аппаратов.
Важной отправной точкой для исследования стало выведение формулы, согласно которой высота возвышенности над поверхностью лавовой трубки пропорциональна высоте кровли лавовой трубки в кубе. В основу уравнения были положены уже известные знания о подобных пещерах на Земле.
Однако до сих пор не было обнаружено взаимосвязи между толщиной кровли и формой самого лавового туннеля. Ученые из Мэрилендского университета в США использовали программу COMSOL Multiphysics для моделирования высоты кровли на основе различных характеристик туннелей.
Программа моделирования должна была учитывать такие факторы, как форма, прочность материала реголита, а также давление внутри самого туннеля. Чтобы проверить достоверность такого метода, исследователи испытали свою модель на хорошо изученной пещере Валентайна в Калифорнии. На протяжении десятилетий ее исследовали специалисты NASA в качестве аналога пещер, обнаруженных на Луне и Марсе.
Применяя свою новую модель и используя уже известные данные о высоте «гребня» пещеры Валентайн, авторы научной работы установили, что высота лавовой трубки составляет около 0,07 м от фактической высоты пещеры. Это неплохой результат, учитывая, что расчет проводился только по данным о видимой с внешней стороны поверхности пещеры.
Лавовые трубки – это пещеры, вытянутые в виде туннелей, которые образовались при неравномерном остывании текущей со склонов вулкана лавы. Ее верхние слои охлаждаются быстрее из-за контакта с внешней средой, из-за чего формируется твердая корка. В это же время ближе к центру трубки поток лавы продолжает течь. По мере остывания толщина корки увеличивается, а горячая лава в итоге вытекает, оставляя после себя пещеры.
Некоторые ученые полагают, что лавовые трубки могут стать потенциальным «убежищем» для астронавтов на Луне, в частности защитить от метеоритов и резких перепадов температур. Кроме того, такие пещеры могут быть источником ресурсов, в частности водяного льда.
Поскольку способ, предложенный американскими учеными, оказался рабочим, дальше они планируют с помощью него вычислить высоту лавовых трубок на Луне и Марсе. Для исследователей важно понять, как может выглядеть внутренняя часть таких «коридоров», прежде чем люди или роботы-исследователи войдут в один из них в ближайшие десятилетия. Чтобы это сделать, им понадобятся данные, полученные орбитальными аппаратами.
