1970'den beri her yıl, gökbilimciler, jeologlar, jeofizikçiler ve diğer birçok uzman Ay ve Gezegen Bilimi Konferansı'na (LPCS) katılmak için bir araya geldi. Ay ve Gezegen Enstitüsü (LPI) ve NASA’nın Johnson Uzay Merkezi (JSC) tarafından ortaklaşa düzenlenen bu yıllık etkinlik, dünyanın dört bir yanından bilim insanlarının Dünya'nın tek ayıyla ilgili en son gezegen araştırmalarını paylaşma ve sunma şansı.
Bu yıl en çok dikkat çekenlerden biri, 17 Mart Salı günü Purdue Üniversitesi'nden bir öğrenci ekibi tarafından sunulan bulgular oldu. Üniversitenin Dünya, Atmosferik ve Gezegen Bilimleri Bölümü'nden bir yüksek lisans öğrencisi tarafından yönetilen paylaştıkları çalışma, ayda tüm şehirleri barındıracak kadar büyük lav tüplerinin olabileceğini gösteriyor.
Gelecekteki jeolojik ve jeofizik çalışmalar için bir hedef olmanın yanı sıra, bu tüplerin varlığı gelecekteki insan uzay araştırmaları için de bir nimet olabilir. Temel olarak, böyle büyük, istikrarlı yeraltı tünellerinin insan yerleşimleri için bir ev sağlayabileceğini, onları zararlı kozmik radyasyondan ve sıcaklıktaki aşırı uçlardan koruyacağını savundular.
Lav tüpleri, volkanik bir patlama sonucunda yüzeyin altında hareket eden akan lavların oluşturduğu doğal kanallardır. Lav hareket ettikçe, dış kenarları soğur ve lav akışı durduğunda geride kalan sertleştirilmiş, kanal benzeri bir kabuk oluşturur. Bir süredir, Lunar bilim adamları, yüzeydeki kıvrımlı rillerin varlığıyla kanıtlandığı gibi, lav akışlarının Ay'da gerçekleşip gerçekleşmeyeceği konusunda spekülasyon yapıyorlar.
Kıvrımlı rilles, ay yüzeyindeki kanallara benzeyen dar çöküntülerdir ve manzara boyunca bir nehir vadisi gibi kıvrımlı kıvrımlı yollara sahiptir. Şu anda bu rillerin, genellikle sönmüş bir yanardağ bölgesinde başladığı gerçeğiyle desteklenen çökmüş lav tüplerinin veya soyu tükenmiş lav akışlarının kalıntıları olduğuna inanılmaktadır.
Geçmişte Ay'da gözlemlenenler 10 km genişliğe ve yüzlerce kilometre uzunluğa kadar değişmektedir. Bu boyutta, sabit bir tüpün (yani kıvrımlı bir rille oluşturmak için çökmemiş olan) tüpü, büyük bir şehri barındıracak kadar büyük olacaktır.
Araştırmaları için Purdue ekibi, aynı ölçekte lav tüplerinin yeraltında var olup olamayacağını araştırdı. Buldukları şey, bir lav tüpünün stabilitesinin, soğutulmuş lavların genişliği, çatı kalınlığı ve stres durumu dahil olmak üzere bir dizi değişkene bağlı olmasıydı. araştırmacılar ayrıca lavların duvarlarını kalın bir tabakaya yerleştirilmiş lavlar ve birçok ince tabakaya yerleştirilmiş lavlar ile modelledi.
Purdue’nun Dünya, Atmosferik ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde yüksek lisans öğrencisi olan David Blair, 1 kilometreden daha geniş olan boş lav tüplerinin ayda yapısal olarak sabit kalıp kalıp kalamayacağını inceleyen çalışmaya öncülük etti.
Blair dergisine e-posta yoluyla, “Çalışmalarımız Purdue'daki çeşitli Bölümlerden insanların yeteneklerini birleştirdiğimiz için benzersizdir,” dedi. “İnşaat mühendisliği profesörü Prof. Dr. Bobet'in rehberliğiyle, gerçekte nasıl başarısız olabileceğini ve ayın çekiminde nasıl kırılabileceğini görmek için lav tüplerinin bilgisayar modellerimize modern bir kaya mekaniği anlayışını dahil edebildik.”
Araştırmaları için ekip, stabiliteyi test etmek için farklı boyutlarda ve farklı çatı kalınlıklarına sahip bir dizi lav tüpü modeli inşa etti. Bu, lav tüpünün çatısında herhangi bir yerde arıza tahmin edip etmediğini görmek için her modeli kontrol etmekten oluşuyordu.
“Bulduğumuz şey şaşırtıcıydı,” diye devam etti Blair, “teorik olarak daha önce düşünülenden daha büyük lav tüpleri mümkün. Sadece birkaç metre kalınlığında bir çatıyla bile, bir kilometre genişliğindeki lav tüpleri ayakta kalabilir. Yine de, biraz daha az şaşırtıcı. Konuyla ilgili bulabileceğimiz son çalışma,Apollon dönemi, ve lav tüp şekli çok daha basit bir yaklaşım kullanılan - bir çatı için düz bir ışın.
“Ayın kıvrımlı rillerinin kökeni hakkında” atıfta bulunduğu çalışma 1969 yılında dergide yayınlandı. Modern Jeoloji. İçinde profesörler Greeley, Oberbeck ve Quaide, kıvrımlı rilles oluşumunun lav akış tüplerinin çöküşüne bağlı olduğu ve kararlı olanların hala mevcut olabileceği argümanını ileri sürdü. Düz kirişli bir çatıyı hesaplarken, çalışmaları 400 m'nin hemen altında maksimum lav tüpü boyutu buldu.
Blair, “Modellerimiz, dünyadaki lav tüplerinde görülene benzer bir geometri kullanıyor,” dedi Blair, “kemerli çatılı bir tür yarım eliptik şekil. Kemerli bir çatının daha büyük bir lav tüpünün ayakta durmasına izin vermesi mantıklıdır: insanlar kemerli çatıların tünellerin veya köprülerin daha geniş açıklıklarla ayakta kalmasına izin verdiği antik çağdan beri bilinmektedir. ”
Purdue çalışması ayrıca, JAXA ve NASA tarafından yapılan ve Ay'daki “ışıklıkların” görüntülerinin, yani ay yüzeyindeki deliklerin - mağaraların varlığını en az birkaç metre metre boyunca doğruladığı önceki çalışmalara dayanmaktadır. NASA’nın Ay Yerçekimi Kurtarma ve İç Laboratuarından (GRAIL) elde edilen ve Ay kabuğunun kalınlığında büyük değişiklikler gösteren veriler hala yorumlanmaktadır, ancak aynı zamanda büyük yer altı girintilerinin bir göstergesi olabilir.
Sonuç olarak Blair, çalışmalarının daha önce yapılmış birçok farklı gözlem türü için yeni ve uygulanabilir açıklamalar açtığından emin. Daha önce, Ay'da büyük, istikrarlı mağaraların var olması anlaşılamazdı. Ancak ekibinin teorik çalışması sayesinde, artık uygun koşullar altında en az mümkün olduğu bilinmektedir.
Bu çalışmanın bir başka heyecan verici yönü, gelecekteki keşifler ve hatta Ay'da kolonileşme için sunduğu etkilerdir. Zaten radyasyona karşı koruma konusu büyük bir sorun. Ay'ın atmosferi olmadığı göz önüne alındığında, sömürgecilerin ve tarımsal operasyonların kozmik ışınlardan doğal bir koruması olmayacaktır.
Blair, “Jeolojik olarak kararlı lav tüpleri kesinlikle insan uzay araştırmaları için bir nimet olacaktır” dedi. “Böyle bir mağara, bir ay tabanı inşa etmek ve genellikle Ay'da sürdürülebilir bir insan varlığını desteklemek için gerçekten ideal bir yer olabilir. Yüzeyin altına birkaç metre bile girerek, aniden ay yüzeyinde yaşamaya çalışarak birçok sorunu hafifletiyorsunuz. ”
Temel olarak, radyasyona karşı korumaya ek olarak, bir yüzey altı tabanı mikrometeoritlerin problemlerini ve ay yüzeyinde yaygın olan aşırı sıcaklık değişikliklerini ortadan kaldıracaktır. Dahası, istikrarlı, yeraltı lav tüpleri de insan yerleşimi için bir temel basınçlandırma görevini kolaylaştırabilir.
Blair, “İnsanlar daha önce tüm bunları incelemiş ve konuşmuşlardı,” diye ekledi Blair, “ama çalışmalarımız bu tür fırsatların potansiyel olarak var olabileceğini gösteriyor - şimdi sadece onları bulmak zorundayız. İnsanlar en başından beri mağaralarda yaşıyorlar ve Ay'da da mantıklı olabilir! ”
Melosh, Blair ve Bobet'in yanı sıra ekip üyeleri arasında Loic Chappaz ve Rohan Sood, Havacılık ve Uzay Bilimleri Yüksek Okulu; Purdue’nun Hsu Lo Havacılık ve Uzay Mühendisliği Profesörü Kathleen Howell; Yeryüzü, atmosfer ve gezegen bilimleri doçenti olan Andy M. Freed; ve Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümünde doktora sonrası araştırma görevlisi Colleen Milbury.
