Valentine Cave, en av lava -rören vid Lava Beds National Monument i Kalifornien. Wikimedia Commons (CC By-SA 2.5) Ända sedan Neil Armstrong satte sin fot på månen, forskare har lekt med tanken på att bilda potentiella kolonier där (och på senare tid har avslöjar potentiella tecken på liv på Mars). Men extrema fluktuerande temperaturer, kosmisk strålning och mikrometeoritregn (i allmänhet kallat rymdstoft) utgör utmaningar för mänsklig utgrävning av både månen och Mars, skriver Dr Francesco Sauro från European Space Agency (ESA) Pangea and Caves utbildningsprogram. Dock, astrobiologer håller på att utforska fina geologiska strukturer som kan fungera som ett naturligt skydd mot dessa hårda element:lavarör.
"Lava -rör är grottor som hugges av rinnande lava som så småningom dräneras ut, lämnar ett tomrum under ytan, "Dr Riccardo Pozzobon vid institutionen för geovetenskap vid universitetet i Padova, sa via mejl. Pozzobon har varit i framkant inom europeisk forskning om lavarör.
Även om det finns olika typer av lavarörformationer, dessa grottor bildas ofta av en typ av vätska, basaltisk lava, som rinner nerför en sluttning som sidan av en vulkan. Eftersom den yttersta delen av det heta lavaflödet kommer i kontakt med den kalla luften, det svalnar snabbt, bildar en härdad skorpa, förklarar doktor Richard Léveillé. Léveillé är adjungerad professor vid McGill Universitys avdelning för jord- och planetvetenskap och medlem i McGill Space Institute. Men flytande lava fortsätter att flöda som vatten i en kanal under denna nyhärdade yta. Vid något tillfälle, att flytande lava rinner ut och svalnar under ytan, bildar en kurvig, rörformad struktur. Boom - ett lavarör föds.
"Och den här typen av lavar vi känner har utbrutit på månen och på Mars. Så ... vi skulle förvänta oss att hitta lavarör på månen och på Mars, säger Léveillé.
Geologer känner till lavarör från vulkaniska områden på Hawaii eller Island, men de har också blivit en het vara inom astrobiologimiljön på grund av högupplösta bilder som indikerar att lavarör kan finnas på månen och Mars också. Ta, till exempel, dessa bilder tagna av Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA) s SELENE/Kaguya -rymdfarkoster av ett potentiellt kollapsat lavarör i en del av månen känd som Mare Ingenii. År 2009, JAXA upptäckte också en vertikal grop ca 80 till 90 meter djup - ett troligt månlava -rör - i den vulkaniska Marius Hills -regionen.
Många platser tros vara lavarör, som Marius Hills Hole, detekteras av närvaron av "slingrande riller" eller kurviga kanaler. Och på senare tid, SETI -institutet tillkännagav upptäckten av möjliga "takfönster" eller lavaröröppningar i Philolaus -kratern nära månens nordpol med bilder från NASA:s Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).
År 2010, medan de deltog i ett program som tillät studenter att använda kameran på NASA:s Mars Odyssey -orbiter, sjunde klasselever vid Evergreen Middle School i Cottonwood, Kalifornien, hittade denna marsgrop som verkar vara ett takfönster till en grotta. NASA/JPL-Caltech/ASU Men lavarör är en knepig affär. Vetenskaplig teknik håller fortfarande på att komma ikapp när det gäller att identifiera dessa underjordiska livsmiljöer. "Den största svårigheten kommer från det faktum att lavarör i huvudsak är underjordiska strukturer. Mycket få instrument kan utföra direkta mätningar av underjordiska strukturer, "säger Leonardo Carrer från Remote Sensing Laboratory (RSLab) vid University of Trento i ett mejl. Men Carrer team arbetar med att modernisera tekniken och på så sätt hjälpa framtida mänsklig bosättning av dessa mångrottor. Tekniken innebär att man använder radar, som kan detektera lavarör från omloppsbana baserat på deras "unika elektromagnetiska signaturer" för att sondera "under månytan med lågfrekventa elektromagnetiska vågor och [mäta] de reflekterade signalerna." Reflektionerna ger insikt i ett lavarörs egenskaper som form, storlek och sammansättning.
Men en sak är klar. Lava -rör på månen och Mars är ovärderliga som naturlig potentiella livsmiljöer - eller åtminstone fungera som praktiska förvaringsenheter mellan rymduppdrag. "Dessa tomrum, om tillgängligt, kan utnyttjas inte bara för mänsklig bosättning utan också för materiallagring, säger Pozzobon.
Under tiden, tillbaka på jorden, forskare förbereder sig för framtida uppdrag till månen och Mars genom en liten grottdykning. Pangea är ett program utvecklat av European Space Agency som förbereder europeiska astronauter att utforska andra planeter. Ett av dess projekt gäller det 8 kilometer långa Corona-lavaröret på Lanzarote, Spanien. Enligt Sauro, som är kursdesigner för Pangea, laget har genomfört avancerad kartläggning av röret, som har producerat "den mest kompletta 3D -modellen av ett lavarör på jorden ... med en millimetrisk precision." De har också testat nya robotar eller rovers för att identifiera hur man bäst navigerar i dessa rör, utveckla en större förståelse för utmaningarna i samband med infall i lavarör på andra planeter i processen.
Andra forskare har också intresserat sig för att utforska mikrobiologin i lavarör genom att fokusera sina insatser på Lava Beds National Monument i Kalifornien. Léveillé, som leder detta projekt som finansieras av Canadian Space Agency, säger att hans team vill utforska lavarör som livsmiljöer för mikroorganismer, som kan lämna spår eller "biosignaturer" bakom genom vissa mineraler, och därmed indikera livets närvaro en gång i tiden på den röda planeten. "Och naturligtvis, den stora frågan är "hur skulle vi någonsin komma in i en av dessa lavatubgrottor [på Mars], som är ganska oregelbundna här på jorden? ”, säger Léveillé.
Så vad är skillnaden mellan lavarör på jorden och deras mån- och Mars -motsvarigheter? Väl, allvar, för en. Pozzobon citerar ett NASA Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) uppdrag som han säger upptäckte "enorma underjordiska tomrum" eller potentiella lavarör under månytan. Han beskriver hur den lägre gravitationen på månen och Mars påverkar storleken på lavarör betydligt. Rören på Mars kan sträcka sig 250 meter breda, och rör på månen kan nå mer än jättestora 3, 281 fot (1 kilometer) tvärs. Pozzobon noterar en annan viktig effekt av lägre gravitation, som stabiliserar taken på dessa rör och orsakar färre kollaps - särskilt på månen - vilket skapar en potentiellt säkrare bostad för mänsklig bostad. Men annars, lavarör på jorden är ganska lika i sammansättning och struktur som på månen och Mars och fungerar som utmärkta referenspunkter för forskare.
Potentialen för mångrottor - och möjliga mänskliga bosättningar - har många människor glada. Även Vita huset lägger bud på månkolonier inom en snar framtid. Och möjligheten att svara på om liv har funnits - eller fortfarande kan blomstra - i grottor på Mars är en lockande för rymdutforskare. Men om du undrar om marsmän kommer att hittas hängande runt dessa lavarör på den röda planeten, svaret är troligtvis nej - om du inte räknar mikrobiella insekter. Strålning, en torr miljö och kalla temperaturer gör planeten ogästvänlig för de flesta former av liv. "Det finns ingen tydlig indikation på livet, så de flesta forskare skulle hålla med om att om det fanns liv i underjorden, det skulle ha mikrobiell eller bakteriell form, säger Léveillé.
Nu är det intressantMedan du använder markrovers för att komma åt lavarör på månen och Mars kan det vara svårt på grund av ytförhållanden, andra enheter utvecklas för att underlätta dessa undersökningar, inklusive klättring och hoppning av pitbots och flygning, helikopterliknande fordon, liknande kan visas i NASA:s Mars 2020 -roveruppdrag.
Ursprungligen publicerat:11 feb. 2019
