Under 2017, Forskare vid Purdue University hjälpte till att upptäcka ett lavarör på månen som kunde skydda astronauter från farliga förhållanden på ytan. Nu, 3D-bildrekonstruktioner av lavarör på jorden kan hjälpa till att bedöma om de är tillräckligt stabila för att bygga mänskliga livsmiljöer.

Arbetet är en del av Purdues Resilient ExtraTerrestrial Habitats (RETH), en grupp som undersöker hur framtida mänskliga livsmiljöer på månen eller Mars kan göras motståndskraftiga mot faror som strålning, temperaturfluktuationer, seismisk aktivitet och meteoritpåverkan. Lava -rör kan vara en del av lösningen.

"Lavarör bildas när ett vulkanutbrott skickar lava som strömmar i kanaler på marken, sa Anahita Modiriasari, en postdoktor vid Purdues Lyles School of Civil Engineering. "Lavaflödets yta svalnar och bildar en skorpa ovanpå, medan den heta lavan fortsätter att flöda under, bildar en tunnel. Vi vet att dessa lavarör finns på månen, eftersom satellitbilder har visat öppningar på månens yta, kallas ibland 'takfönster'. "

Forskare vet också, tack vare Purdues forskning, att dessa lavarör är mycket större än de på jorden – potentiellt många kilometer breda, ger potentiellt skydd mot rymdbaserade faror.

Betyder det att de skulle vara idealiska platser för människor att leva på? "Vi vet inte säkert, ", sade Modiriasari. "Vi kan ännu inte besöka lavarör på månen eller Mars. Men det finns många saker vi kan lära oss av att besöka dem på jorden."

Modiriasari, tillsammans med doktorander Jongseong Choi och Audai Theinat, besökte nyligen Lava Beds National Monument i Kalifornien för att utforska dessa lava -rör och upprätta en baslinje med information. "Detta är en idealisk testbädd, " Modiriasari sa, "eftersom den har liknande basaltisk sten, och den bildades på ett liknande sätt som de på månen. Dessa lavarör har också takfönster, vilket är en viktig faktor vi undersöker."

Teamet valde specifika grottor och identifierade tvärsnitt av sten som medlemmarna ville undersöka. "Vårt huvudmål var att undersöka de geomekaniska egenskaperna hos den basaltiska bergarten, " sade Modiriasari. "Vi var särskilt intresserade av taket på lavaröret – antalet och avståndet mellan de synliga sprickorna, egenskaperna hos lederna, den kemiska vittringen och bergmassans hållfasthetsindex. "

De tog också tusentals foton-tillräckligt för att rekonstruera en 3D-modell som fångar de viktigaste egenskaperna hos lavaröret. Detta är en uppgift som en rover eller drönare potentiellt skulle kunna utföra på månen eller Mars.

"All denna insamlade data är viktig, " sade Modiriasari. "Vi använder den för att bygga en avancerad modell av storleken, styrka och strukturell stabilitet hos lavaröret. Vad händer under seismisk aktivitet? Vad skulle hända om en meteorit slår ner? Detta hjälper oss att bedöma om liknande lavarör på månen eller Mars skulle kunna hysa en permanent mänsklig livsmiljö."

RETH kombinerar expertis från många Purdue-forskare, ledd av Shirley Dyke, professor i maskinteknik och anläggningsteknik. Modiriasaris forskning råds av Antonio Bobet, Edgar B. och Hedwig M. Olson professor i byggnadsteknik, och Jay Melosh, framstående professor i jorden, atmosfärisk, och planetvetenskap. Andra fakultetsmedlemmar inkluderar Julio Ramirez, Karl H. Kettelhut professor i byggnadsteknik, och Dawn Whitaker från School of Industrial Engineering.

RETH fick nyligen 15 miljoner dollar från NASA för att etablera ett nytt rymdteknologiskt forskningsinstitut för att undersöka motståndskraften, intelligens och autonomi för framtida mänskliga livsmiljöer.

"Jag hör mycket positiv feedback när vi presenterar vår forskning på en rymdkonferens, ", sa Modiriasari. "Detta är en helt ny tillämpning av min bakgrund inom underjordsbyggande och tunnelbygge, i en helt annan miljö. Det kommer att bli mycket intressant att se människor som lever på månen under min livstid. "