Ibland är allt du behöver för en ny upptäckt lite kreativ matematik. Det var fallet för en ny artikel av Edward Williams och Laurent Montési från University of Marylands institution för geologi. De släppte en kort artikel vid Lunar and Planetary Science Conference (LPSC 2024) förra månaden som beskriver ett matematiskt sätt att uppskatta storleken på ett lavarör med enbart fjärranalystekniker.
En kritisk utgångspunkt var upptäckten att nockhöjden på en yta ovanför ett lavarör är proportionell mot kuben av höjden på lavarörets tak. Många lavarör har studerats i detalj på jorden, och dessa studier användes för att ligga till grund för den ekvationen.
Men fram till nu fanns det inget samband mellan taktjockleken och detaljerna i formen på själva lavatunneln. Ange fysisk modellering – författarna använde ett fysikmodelleringsprogram (COMSOL Multiphysics) för att modellera olika takhöjder baserat på olika egenskaper hos tunnlar.
En stor skillnad var själva formen på tunneln – de fokuserade på två stilar. En, känd som "laccolith", var en rektangel, medan de flesta skulle tänka på en halvellipsstil när de överväger lavarör. Modelleringsprogrammet var också tvungen att ta hänsyn till saker som regolitens materialstyrka såväl som trycket inuti själva tunneln – vilket vanligtvis skulle matcha det yttre atmosfärstrycket i till stor del luftlösa världar som månen och Mars, förutsatt att det finns ett hål som förbinder det till en bättre atmosfär.
Ekvationen som författarna så småningom hittade använder en tjusig kalkyl och ligger utanför den här artikelns räckvidd. Ändå verkar deras modell passa data för de flesta modellerade lavagrottor, inklusive de på jorden.
De vände sin modell till en välkänd grottstruktur på jorden för att bevisa den punkten. Valentine's Cave, som ligger i Lava Beds National Monument i Kalifornien, har studerats i årtionden av NASA-forskare som en analog till grottor som finns på månen och Mars. Dessa studier har resulterat i exakta grotthöjder och åshöjdsuppskattningar med hjälp av tekniker som LIDAR.
När de tillämpar sin nya modell och använder den kända åshöjden i Valentine's Cave, hittar författarna en rörhöjd inom 0,07 m från den faktiska höjden på grottan. Inte illa för att bara beräkna höjden från nockhöjden, vilket är en externt synlig egenskap.
Det uppenbara nästa steget är att försöka uppskatta några lavarörshöjder på våra närliggande planetkroppar. Åtminstone några avlägsna observatorier runt månen och Mars borde kunna uppskatta åshöjden från sina omloppsbanor. Det är sedan upp till teamet att uppskatta hur insidan av röret kan se ut. Tyvärr kommer det förmodligen att dröja ett tag innan mänskliga eller robotforskare går in i ett av dessa rör för att bekräfta författarens uppskattningar. Men det finns gott om förslag för det också – och en dag, utan tvekan, kommer någon eller något verkligen att trampa in i en av dessa uråldriga geologiska formationer.
Mer information: Papper:Bestämning av lavarörets djup och form utifrån topografi
Tillhandahålls av Universe Today
