Jaka jest wytrzymałość księżycowych jaskiń? Zbada to naukowiec z Polski!
Jaskinie lawowe na Księżycu mogą być w przyszłości nie tylko dobrym miejscem do prowadzenia badań, ale także posłużyć jako schronienia. Problemem wytrzymałości ich stropów zajął się dr inż. Marcin Chwała z Politechniki Wrocławskiej.
Po raz pierwszy zagłębienia na powierzchni Księżyca opisano w 2009 r. i okazało się wówczas, że część z nich to zapadnięte korytarze lawowe, które mogą prowadzić do różnego rodzaju jaskiń i jam. Powstały one prawdopodobnie podczas przepływów lawy i z uwagi na małą siłę grawitacji mogą osiągać szerokość nawet kilkuset metrów. Chociaż brak jest dokładnych badań w tym zakresie, to pojawiły się pomysły użycia tego typu jaskiń jako baz i schronień dla ludzi w trakcie eksploracji Księżyca.
Jak podaje w komunikacie Uniwersytet Warszawski, temat stateczności księżycowych jaskiń i analizy zawalisk ich stropów podjął dr inż. Marcin Chwała z Katedry Geotechniki, Hydrotechniki, Budownictwa Podziemnego i Wodnego. Efekty swoich badań, prowadzonych we współpracy z prof. Goro Komatsu (z włoskiej uczelni Università degli Studi „G. d’Annunzio” Chieti – Pescara) i doktorem Junichim Haruyamą (Japan Aerospace Exploration Agency), przedstawił w publikacji „Structural stability of lunar lava tubes with consideration of variable cross-section geometry”.
Swoje badania rozpoczął 1,5 roku temu, opierając się przede wszystkim na danych pozyskanych przez sondy kosmiczne badające powierzchnię Księżyca oraz opracowaniach przedstawiających geometrię zmierzonych już zwalisk. Nie są jeszcze dostępne żadne dokładne informacje, ani próbki z odwiertów z tych miejsc pochodzące z Księżyca, dlatego w przygotowaniu obliczeń nasz naukowiec korzystał m.in. ze skanów laserowych jaskini lawowej na Wyspach Kanaryjskich.
Przeprowadzenie analizy stabilności jakiekolwiek struktury geologicznej na Księżycu jest niezwykle trudne. Możemy opierać się jedynie na szacunkowych parametrach, a zastosowanie zaawansowanych metod do opisu wytrzymałości skał mija się w tym wypadku z celem. Mamy jednak do dyspozycji bardzo cenną rzecz, czyli zawaliska na Księżycu, których geometrię już znamy – powiedział dr inż. Marcin Chwała, cytowany w komunikacie.
W publikacji naukowcy zaproponowali tzw. podejście wsteczne. Analizują bardzo dużo przekrojów modelowych, sprawdzając uzyskane przykłady zwalisk i korzystając z dostępnych informacji, dopasowują wyniki do parametrów zwalisk obserwowanych na Księżycu.
W ten sposób możemy ustalić rozmiary jaskiń odpowiadające za dane zawaliska przy określonej grubości stropu skalnego. Udało nam się to zrobić, oczywiście też w pewnym stopniu szacunkowo, i jest to całkiem nowe podejście do tego typu badań. Na potrzeby publikacji przeanalizowaliśmy trzy największe zwaliska, choć na Księżycu jest ich dużo więcej. Nie dla wszystkich można jednak dokładnie zmierzyć geometrię, czyli np. grubość stropu – dodał Chwała.
Naukowcy wykazali, że uwzględnienie zmiennych przekrojów jaskiń lawowych może skutkować znacznym zmniejszeniem ich stabilności. Ten wynik sugeruje, że zapadnięcie spowodowane grawitacją jest bardziej prawdopodobne, jeśli weźmie się pod uwagę zmiany w geometrii rur lawowych, a nie – jak wcześniej rozważano – ich kształty eliptyczne lub okrągłe.
Idealne miejsce na księżycową bazę?
Zdaniem naszego naukowca zakładanie księżycowych baz w jaskiniach lawowych jest bardzo ciekawą alternatywą dla budowy baz powierzchniowych przede wszystkim ze względu na olbrzymi potencjał naukowy.
W jaskiniach możemy znaleźć nienaruszone środowisko, w którym kryje się dużo informacji związanych z powstaniem Księżyca, a tym samym Układu Słonecznego. Podczas misji Apollo realizowanych w latach 60. i 70. XX w. pobierano próbki gruntu z głębokości trzech metrów i na tej podstawie udało się odwzorować kilkaset milionów lat aktywności Słońca. Proszę pomyśleć, ile informacji udałoby się pozyskać z jaskiń – powiedział doktor.
Dodatkowym atutem podziemnych baz jest także zabezpieczenie przed uderzeniami meteorytów oraz dużymi wahaniami temperatury. W ciągu dnia temperatura na Księżycu przekracza bowiem 100 st. C, a w nocy spada do ok. -180 st. C.
A ile jaskiń może być na Księżycu?
Bardzo trudno to oszacować, ale może być ich całkiem sporo, w szczególności na terenach, gdzie są morza bazaltowe i duże kratery uderzeniowe, przez które przepływała lawa. Obecnie poznanych zawalisk jest ponad 200, ale nie wszystkie muszą być związane z jaskiniami lawowymi – wyjaśnia dr Chwała.
Naukowiec już zapowiada kontynuację projektu. W kolejnych etapach chciałby zająć się m.in. analizą warstw skał księżycowych i ich wpływem na stateczność lawowych jaskiń oraz modelowaniem zawalisk w trójwymiarze.
Źródło: PWr, mat.pras.
Czytaj też: Styczniowa pełnia Księżyca już niebawem
Grafika tytułowa: Nicolas Thomas / Unsplash
