Межпланетная спелеология

Что же наука современности знает о пещерах, находящихся наиных планетах? Ведь пещеры с древности интересуют человека, их темнота, полная опасности, хоть и страшит, но в то же время привлекает. Её глубинные тайны приманят практически любого человека, будь то древний человек, современный учёный или же обычный турист. В данной статье мы поговорим о всевозможных пещерах, в частности, имеющихся на Луне и Марсе, и о том, каковы на данный момент возможности их изучения. Так ли всё просто? Могут ли учёные на данный момент реализовать технологии для исследования этих пещер? Об этом далее.

На Земле учёным известны сотни сухопутных и подводных пещер, однако, впереди они видят более сложную цель — пещеры, располагаемые на иных планетах. Некий Виталий Егоров («Зелёный Кот»), являющийся блогером и популяризатором науки о космосе, поведал, что же следует ожидать будущим космическим спелеологам.

Большая часть известных земных пещер была образована в результате эрозионных процессов, а именно разрушения горной породы водой и растворёнными в ней химическими соединениями. Подобные пещеры называют карстовыми. В регионах же, где имеются вулканы, заметно распространены полости под землёй, произошедшие в результате действия лавы. Среди них — купола и трубки. Вулканические пещеры примечательны в отличии от карстовых тем, что они формируются весьма быстро, в момент извержения и активного лавового излияния. Карстовые же образуются в течение тысяч и миллионов лет.

Вулканические пещеры

Лавовой трубкой называют протяжённый тоннель естественного происхождения. Длина его порой достигает нескольких десятков км. У него имеются плоский пол и сводчатый потолок. Трубка же образуется при извержении жидкой и вязкой базальтовой лавы. Лавовый поток распространяется от источника и постепенно остывает. Первой твердеет верхняя корка, под которой лава продолжает течь. Из-за выделения газов в вулкане между «крышей» и потоком лавы образуется некая полость, расширяющаяся по иссяканию потока. В итоге выходит настоящий «метрополитен», который пригоден для пешего передвижения. Вследствие повышенного давления газов сводки трубки вторичным образом плавятся, так что порой она покрывается лавовыми сталактитами.

Вулканы могут действовать и на иных планетах

Некоторые косвенные признаки говорят о возможности того, что на Венеры вулканы всё ещё продолжают извергаться. Благодаря той жаре, что там стоит, лава стынет намного медленнее, следовательно, потоки становятся более широкими. Существует предположение, что серные соединения способствуют тому, что температура плавления лавы на данной планете оказывается ниже, чем на Земле. От этого лавовые потоки двигаются активнее.

Мы знаем, что на Марсе имеются вулканы гигантских размеров. Однако, ныне они все спят, но перед своим «сном» они уже успели залить несколько тысяч кв. км. территорий базальтовой лавой.

Луна как-то тоже успела пережить весьма активный период. Он обусловлен, в частности астероидной бомбардировкой и с внутренней деятельностью тектонических плит. На Луне огромные просторы залили лавовые потоки, называемые нами морями.

О том, что на Луне и планетах нашей системы должны присутствовать лавовые пещеры, учёные предполагать начали ещё в 19-м веке, но первые открытия произошли лишь при наступлении эпохи космонавтики.

Пещеры Марса

Ещё в 1970-х гг. автоматической межпланетной станцией были обнаружены обрушившиеся вулканические трубки, находившиеся на склонах вулканов. Марса.

Спустя 30 лет спутник «Mars Odyssey» заметил первые провалы, указавшие на некие пещеры, которые ждали своих спелеологов. По диаметру провалы достигали 250 м. Большее их число найдены на склонах щитовых вулканов, располагавшихся в нагорье Фарсида. Современный аппарат «Mars Reconnaissance Orbiter» посредством телескопа с высоким разрешением «HIRISE» заглянул в недра Марса, как это было возможно с орбиты.

Пещеры Марса привлекательны для учёных ввиду нескольких особенностей. Например, тонкая атмосфера позволяет всей поверхности планеты облучаться ультрафиолетом от Солнца и бомбардироваться космическими заряженными частицами, так что в верхних грунтовых слоях вряд ли могут существовать микробы или тем более сложные органические соединения. Благодаря защите пещерных сводов шансы на сохранность таковых резким образом становятся выше. То есть даже при отсутствии там жизни, останки её могут лежать там намного дольше. Ещё не исключено, что в пещерах таких найдут водяной лёд и прочие более летучие соединения.

Самые смелые мечтательные люди озвучивают предположение, что пещеры там могут послужить в качестве пристанища для первых людских баз и поселений. Они весьма эффективны в плане защиты от радиационного излучения. Однако существуют факторы, говорящие, что вулканические пещеры эти не являются подходящим местом для жизнедеятельности. Например, все эти объекты располагаются на склонах вулканов на высоте в несколько км. над равниной. Тем не менее посадку в высокогорных зонах весьма трудно осуществлять ввиду излишне тонкого атмосферного слоя. Атмосфера позволяет сэкономить топливо на торможение в момент посадки, так что самые тяжёлые аппараты космического назначения стремятся опускать в самых глубоких местах планеты. Такая атмосфера также помогает защитить низины от радиационного излучения. На поверхности даже успели изучить залежи водяного льда. Водяной лёд изучен, в частности, в долине Эллады, являющейся глубочайшей впадиной Марса. Так что ныне ещё не подтвердили факт наличия в пещерах Марса биогенных или прочих ископаемых. Исследование их целесообразнее проводить посредством роботизированных средств.

Немаловажным фактором, тормозящим развитие спелеологии на Марсе, являются требования безопасности планеты. При наличии вероятности сохранения потенциальной жизни на Марсе в пещерах исследователю следует быть на 100% стерильным для исключения вероятности сценария из фантастики «Марсианских хроник», где вследствие только одного чиха человека была погублена великая цивилизация. В настоящее время обеспечение полной стерильности аппарата на Земле невозможно, а микробы земные могут быть как переносчики условий космического полёта. Так что поисков марсиан не производится, дабы случайно не истребить их.

Лунные пещеры

Стоит отметить, что доктрина безопасности планеты не является помехой, к счастью, посещению пещер на Луне. Полная Луна не раз оказывалась в эпицентре актов в фантастических произведениях. При всём том, что реальность весьма далека от фантастики, всё равно это даёт надежду романтикам. Ещё в давние поры возникали предположения, что на Луне существуют пещеры. Однако, до 2009 года никаких прямых подтверждений этим заявлениям не было предоставлено. Лишь в 2009 году автоматической станцией из Японии «Kaguya» в первый раз были замечены необычного рода кратеры, не имевшие кругового вала и каких бы то ни было выбросов изнутри. По диаметру они доходили до 100 м. Глубина у них столь огромна, что боковой свет Солнца просто-напросто не мог достать дна. Американским зондом «Lunar Reconnaissance Orbiter» рассмотрел провалы наиболее подробно, а именно каковы они в разное время суток. Также аппарат позволял проводить оценку не только глубины дна и всего, что там содержится, но и структуру боковых стеной. Ещё аппарат дал возможность присмотреться к сводам.

Группой учёных из Университета Аризоны, был разработан особый алгоритм «PitScan», искавший при полуавтоматическом режиме пещерные провалы на лунной поверхности и найденный их в количестве более 200. Таковые делятся на 3 условные категории:

· Провалы каналов, через которые проходит лава при извержении вулкана.

· Лавовые полости, образовавшиеся расплавом, который возник в кратерах больших размеров вследствие падения крупных астероидов.

· Полости в лунных морях.

Пробоина в потенциальную лавовую трубку стала видна на вулканическом нагорье Холмы Мариуса, находящемся вблизи экватора на западе видимой стороны Луны. Со спутников там чётко можно увидеть канал потока лавы, протянувшийся от вулканического жерла на десяток км. Приблизительно в 25 км. от кратера в застывшем потоке заметна пробоина. Её мог проделать метеорит, а могло бы быть и так, что так называемая «крыша» упала сама, но ныне мы видим отверстие, ширина которого доходит до 80 м., а глубина — 45 м. По ширине поток в области пробоины дошёл до 800 м., а выше по течению — до 1 км., так что именно там, видимо, находится гигантских размеров тоннель.

В Университете Пердью было проведено численное моделирование, в соответствии с которым прочностные характеристики базальтовой лавы и низкая гравитационная сила на Луне дают возможность сохранения без разрушений сводов тоннелях, ширина которых достигает 1 км. при поверхности, а также залов шириной до 5 км. на глубине в несколько сотен м.

В сравнении моделирования с реальностью помогли сведения касательно гравитационного поля Луны, полученные посредством зондов «GRAIL». Учёные учли показания «GRAIL» над возможной полостью в Холмах Мариуса и попытались отыскать такие же данные в иных местах. Таким образом, они сумели отыскать до десятка «подписей» возможных полостей Луны, одни из которых по длине составляют 100 км., а по ширине — несколько км. Большее число из таковых не нашли под морями Луны.

Некоторое количество пробоин в морях Луны в действительности были найдены, но они не согласуются с теми пустотами, вычисленными по отклонениям поля гравитации. Но всё равно одно отверстие в Море Спокойствия приблизительно в 400 км. на северо-восточной стороне от места посадки «Apollo 11» — самое большое и глубокое из осмотренных со спутника. Отверстие по диаметру достигает примерно 100 м., как и по глубине. Вблизи не видно никаких лавовых каналов или же вулканических куполов, способных указывать на нахождение там тоннеля, но наличие такового там можно допустить всё равно.

Данной пробоиной учёные заинтересованы не только способностью к сокрытию на её дне, но и наличием особой слоистой структуры, видной на обрывистых стенах провала. Данные слои дают учёным подсказку о том, что лавовое море образовано из-за многократных лавовых разливов, какие-то из которых были весьма тонкими, а именно достигали всего лишь 1-го м.

Отверстие, находящееся в Море спокойствия, — всё ещё одно из самых подходящих мест для посадки роботизированного аппарата-зонда и для изучения внутренностей пещеры. Но ныне ещё никакое агентство не ставит в планы создание лунных роботов-спелеологов. Более всего в плане тайн лунных лавовых трубок продвинулись астронавты «Apollo 15», занимавшиеся исследованиями склонов каньона Хэдли Рилл, бывшего, согласно одному из предположений, когда-то лавовой трубкой, но потом же полностью разрушившегося.

Будущее межпланетной спелеологии

На Земле пока идёт подготовка будущего исследования пещер на Марсе и Луне. На Земле для изучения и посещения можно заметить довольно много вулканических пещер, позволяющих представить все трудности и проблемы межпланетной спелеологии. В России лавовые трубки и пещеры встречаются на Камчатке. Одна из лавовых трубок по протяжённости доходит до приблизительно 100 м. Она доступна в кальдере вулкана Горелого. Данная пещера весьма стара. Она осталась вследствие извержения, произошедшего примерно 2 тыс. лет назад. В ней можно почувствовать себя исследователем Марса благодаря близким к нулю температурным показателям, а также огромному леднику, частично перекрывающему вход.

Некоторое количество пещер было сформировано во время извержения вулкана Тобачик, произошедшего в 2012-13 гг. Данные пещеры видятся нам более живописными. Они примечательны лавовыми сталактитами, которые покрывают потолок, соляными натёками на самом потолке, а также подрастающими сталагмитами, находящимися на полу. Тут также стоит жар остывающей лавовой жидкости. На горячих трещинах ещё есть возможность кипячения чая, а какие-то пещерные ответвления недоступны ныне для посещения ввиду высокой температуры.

Невзирая на явную научную заинтересованность в исследовании пещер иных планет, всё ещё ни одно из агентств не сделало шаг в сторону познания их тайн. Серьёзное препятствие здесь представляет отсутствие достаточной технической реализации исследований в этом плане. Если применять зонд, его необходимо будет либо посадить точно на дно провала, либо же оснастить альпинистским снаряжением, предназначенным для спуска по вертикальной стене. Одного такого шага не хватает для остановки всей разработки, ведь весьма высокая сложность и большие риски. Затем необходимо будет обеспечение электропитанием робота в условиях пещерной темноты, и немаловажно — подумать об управлении и поддерживании связи без прямой радиовидимости.

В исследовательских работах космического плана всё время предпочтение отдаётся проектам, гарантирующим высокую надёжность и долговременные поставки уникальной информации, так что роботы-спелеологи ещё пребывают в этом плане в проигрышных позициях в сравнении со спутниками и телескопами. Только несколько частных команд, участвующих в конкурсе, называемом «Google Lunar XPRIZE», сделали объявление о своих разработках, дающих возможность изучения пещер на Луне. Команда «Astrobotic» из США и «Hakuto» из Японии видят пещеры на Луне в качестве своих целей, но на данный момент их зонды ещё на Земле, а по Луне им необходимо будет пройти 500 м. для победы. Тут есть проблемы: лунные пещеры — весьма редкое явление, также здесь имеется сложность точной посадки, так что вряд ли команда с первого раза достигнет лунных полостей.

В данной статье мы очень глубоко прошлись по таким темам, как пещеры на Луне, пещеры на Марсе, вулканы на иных планетах, а также перспективы развития технологий, позволяющих изучить всевозможные пещеры хотя бы на самых ближних для нас космических объектах, таких как Марс и Луна. Мы выяснили, что, к сожалению, реализация так называемой межпланетной спелеологии на данный момент находится лишь на уровне задумок, идей, но на практике всё весьма сложно. Однако, как мы выше и сказали, некоторые компании уже нацелены на изучение пещер на Луне. Остаётся ожидать новых открытий и шагов в сторону реализации таких идей и планов. Так что пещеры, несмотря на столь обширные знания о них, пока ещё являются для нас таинственными объектами, неопознанными до конца, так что всё ещё впереди.