Изображение предоставлено: Конор Марш, Манчестерский университет / ЕКА
Поверхность Луны усеяна более чем 200 известными впадинами, где скалы и реголит провалились в неизвестные глубины. Новое исследование выявило, что одна из таких впадин, расположенная в области Моря Спокойствия (Mare Tranquillitatis), обрушилась в лавовую трубу, открыв доступ к подземной пещере с поверхности Луны.
«Мы обнаружили своего рода входную дверь, которая позволяет проникнуть в подповерхностные слои», — заявил Леонардо Каррер, планетолог из Университета Тренто в Италии и первый автор исследования. Этот доступ к ранее скрытым подповерхностным слоям делает данную впадину привлекательным местом для будущих исследований, как с участием человека, так и роботов, и может предоставить новую информацию о вулканизме Луны.
Отражения из глубин
Когда-то Луна была покрыта морями магмы, которые со временем остыли, образовав темные базальтовые марианские равнины, видимые сегодня. Лунные ученые давно предполагали, что, как и на Земле, на Луне могут существовать и другие вулканические структуры, такие как лавовые трубы.
Лавовые трубы образуются, когда поток лавы остывает и образует затвердевшую внешнюю оболочку, внутри которой горячая лава продолжает течь, как жидкий шлам в трубе. В конечном итоге лава покидает трубу, оставляя полый канал, который может соединяться с опустевшими магматическими камерами или пещерами.
«У нас было много доказательств на поверхности Луны, которые предполагали существование лунных лавовых труб», — отметил Каррер. Лунные впадины, эллиптические кратеры, образовавшиеся не от удара метеоритов, а от обрушения поверхности в подземную пустоту, являются одними из самых убедительных доказательств существования этих труб. На поверхности Луны были зафиксированы более 200 таких впадин, и ученые предполагают, что они могут быть своеобразными «световыми колодцами» в пещерные каналы, как это происходит на Земле, когда крыша пещеры обрушивается и открывает ее поверхность.
Каррер и его коллеги, включая Лоренцо Бруццоне, планетолога из Университета Тренто, хотели выяснить, возможно ли картировать скрытую пещеру с помощью орбитальных синтетических радаров с синтезированной апертурой (SAR). Вначале они протестировали этот метод на двух земных пещерных системах — на острове Лансароте в Испании и в Колодце Бархаут в Йемене, которые являются планетарными аналогами. Используя данные SAR, они создали 3D-реконструкции этих двух пещерных систем возле их входов (1, 2, 3).
«Мы убедились, что характеристики пещер, которые мы измеряли из космоса, соответствуют тому, что измеряли спелеологи на Земле», — сказал Каррер. Это дало им уверенность в применении этой методики на Луне.
Пещерные системы на Луне
Исследователи сосредоточили свое внимание на впадине в области Моря Спокойствия, которая представляет собой почти круглый провал диаметром около 100 метров и глубиной 105 метров. Данные радара были получены в 2010 году с помощью Лунного разведывательного орбитального аппарата (LRO), который отправил сигнал во впадину под углом и получил отражение от ее дна.
«Мы смогли обнаружить из этой впадины отражение, которое явно свидетельствовало об открытии внизу и входе в пещеру, которая, вероятно, является частью лавовой трубы», — сообщил Бруццоне. «Было достаточно просто понять сигналы, которые мы видели на Луне, благодаря подтверждению на Земле».
Они ввели эти данные радарных измерений в свою компьютерную модель, чтобы создать 3D-визуализацию лавовой трубы с оценками ее размеров. Модель предполагает, что вход имеет ширину не менее 45 метров. В зависимости от того, как круто спускается канал, он простирается на 30–80 метров от входа и достигает 135–175 метров под поверхностью Луны. Исследователи опубликовали свои результаты в журнале Nature Astronomy (4).
Неизмененная история Луны
«[Этот] анализ, безусловно, указывает на существование прохода, который идет глубже, чем мы могли видеть на изображениях в видимом диапазоне», — сказал Роберт Вагнер, планетолог из Университета штата Аризона в Темпе, который не участвовал в этом исследовании. Он предостерег, что проход может не соединяться с более крупной пещерой, «но это новое исследование согласуется с возможностью современного доступа к лавовой трубе. Следующим шагом будет отправка миссии в эту впадину, чтобы напрямую исследовать, что там внизу».
С учетом международного интереса к исследованию Луны и даже к постоянному проживанию на ней, лунные пещеры представляют интерес благодаря своему потенциалу защищать астронавтов от радиации. Однако Бруццоне и Каррера больше вдохновляет геологическая история, которая может быть сохранена внутри этой лавовой трубы в породах, защищенных от выветривания и воздействия солнечного ветра и космических лучей (5, 6).
«Изучение пород там, поскольку это первозданные породы, не измененные суровой поверхностью, может дать много информации о лунном вулканизме и истории вулканизма на Луне», — отметил Каррер.
Более того, если существует одна неповрежденная лунная лавовая труба, их может быть много, добавил Вагнер. Присутствие подповерхностных лавовых труб может пролить свет на то, как лунная магма двигалась, охлаждалась и оседала.
«Найти одну, которая полностью неповреждена, за исключением одного сравнительно крошечного отверстия в крыше, указывает на то, что может быть много глубоко залегающих каналов, которые ждут, когда мы спустимся на поверхность с сейсмометрами, гравиметрами или радарами, чтобы их найти», — сказал Вагнер.
Однако исследование других впадин на предмет их связи с лавовыми трубами придется отложить до появления более качественного радарного покрытия Луны. «Это нельзя увидеть с помощью оптической камеры», — подчеркнул Бруццоне, и доступные в настоящее время лунные радарные данные либо не имеют достаточного разрешения для изучения меньших впадин, либо не охватывают марианские области, где были обнаружены впадины.
«С имеющимися у нас данными», — добавил он, — «невозможно четко идентифицировать отражения, которые доказывают доступность из впадины в пещеру».
Работает экологическим и научным журналистом более 15 лет. Пишет о науке, культуре, космосе и устойчивом развитии. Внештатный автор сайта «Знание – свет».
