От древни времена пещерите са привличали хора, тъмнината им е пълна с опасности, но тайната в дълбините привлича както питекантропите, съвременните учени, така и туристите. На Земята са изследвани стотици земни и подводни пещери, но предстои по-трудна цел - пещери на други планети. Блогърът и популяризатор на космонавтиката Виталий "Зелена котка" Егоров говори за това, което очаква бъдещите космически пещерняци.
Повечето от известните пещери на Земята са се образували в резултат на ерозия - разрушаване на скали, обикновено под въздействието на вода и разтворени в нея химически съединения. Такива пещери се наричат карстови пещери. Във вулканичните райони често се срещат подземни кухини с лавен произход - куполи и тръби. За разлика от карстовите пещери, на които са необходими хиляди или милиони години, вулканичните пещери се образуват доста бързо, по време на период на изригване и активно изливане на лава.
Вулканични пещери
Лавовата тръба е дълъг естествено срещащ се тунел, понякога с дължина до десетки километри, с плосък под и сводест таван. Тръбата се образува по време на изригването на доста течна и вискозна базалтова лава. Разпространявайки се от източника, потокът от лава започва да се охлажда и първо се втвърдява горната кора, под която потокът продължава. Поради отделянето на вулканични газове между "покрива" и потока се образува кухина, която се разширява, когато потокът изсъхва. Резултатът е истинско „метро“, подходящо за разходка. Повишеното налягане на вулканичните газове води до вторично топене на сводовете на тръбата, така че понякога тя е покрита със сталактити от лава.
Вулканизмът е известен и на други планети.
Според редица косвени признаци може да се предположи, че вулканите на Венера все още изригват и благодарение на топлината там лавата им се охлажда много по-бавно, което означава, че потоците ще бъдат много по-широки. Предполага се също така, че поради сярните съединения температурата на топене на венерианската лава е по-ниска от земната и това допълнително допринася за подвижността на потоците от лава.
Марс е известен със своите гигантски вулкани - сега обаче всички те заспаха, но преди това успяха да залеят хиляди квадратни километри от повърхността с базалтова лава.
Промоционално видео:
Луната по едно време също преживя активен период, свързан както с бомбардирането на астероиди, така и с вътрешната тектонична активност. Обширните простори на Луната са заляти от потоци от лава, които ние наричаме морета.
Учените се досещаха, че на Луната и планетите на Слънчевата система трябва да има пещери с лава още през 19 век, но първите открития трябваше да изчакат до началото на ерата на космонавтиката.
Срутени лавови тръби по склоновете на вулкана Павлина на снимката от спътника Mars Express.
Марсови пещери
Срутени вулканични тръби по склоновете на марсиански вулкани бяха открити от автоматичната междупланетна станция Викинг през 70-те години.
Тридесет години по-късно спътникът „Марс Одисея“засне първите понори, което показва, че все още съществуващи пещери очакват своите спелеолози. Диаметърът на зейналите спадове достига 250 метра. Повечето от тях са открити по склоновете на щитови вулкани в планината Тарсис. Съвременният разузнавателен орбитър на Марс, с помощта на телескопа с висока разделителна способност HiRISE, успя да погледне в дълбините на Марс, доколкото е възможно от орбитата.
Потопка в пещера от лава на марсианския вулкан връх Аскрийская. MRO сателитно изображение.
Марсианските пещери привличат учените по няколко причини. Поради тънката атмосфера, цялата повърхност на планетата е облъчена от слънчева ултравиолетова светлина и бомбардирана от космически заредени частици, така че съществуването на микробен живот или дори сложни органични съединения в горните слоеве на почвата е малко вероятно. Под защитата на пещерните сводове шансовете за тяхното запазване се увеличават драстично - дори самият живот да не е вече там, останките му ще лежат много по-дълго. Възможно е също така в марсианските пещери да бъдат открити воден лед и други съединения, които са по-летливи на открити площи.
Най-смелите мечтатели предполагат, че марсианските пещери могат да се превърнат в рай за първите човешки бази и селища - защитата от радиация и водоснабдяване ще бъде полезна за бъдещите колонисти. Въпреки че редица фактори показват, че вулканичните пещери на Марс не са най-подходящото място за живеене. Всички те са разположени на вулканични склонове на височина от няколко километра над равнината. Междувременно кацането във височинни райони е трудно поради твърде тънкия слой на атмосферата. Атмосферата помага да се спести гориво за спиране по време на кацане, така че най-тежките космически кораби се опитват да потънат в най-дълбоките места на Марс. Благодарение на същата атмосфера низините са по-добре защитени от радиация. И отлаганията на воден лед на повърхността също са проучени, включително в близост до най-дълбоката депресия на Марс - долината на Елада. Следователно,докато се потвърди наличието на биогенни или други минерали в марсианските пещери, препоръчително е да се изследват с помощта на роботизирани средства.
Важен фактор, който възпрепятства развитието на марсианската спелеология, са изискванията на планетарната сигурност. Ако има възможност за запазване на хипотетичния марсиански живот в пещерите, тогава изследователят трябва да е 100 процента стерилен, за да изключи вероятността от фантастичния сценарий на „Марсианските хроники“, когато едно земно кихане е убило велика цивилизация. Днес не е възможно да се осигури пълна стерилност на космическия кораб на Земята и нашите микроби са в състояние да издържат на условията на космически полет. Следователно марсианците не гледат, за да не ги унищожат случайно.
Лунни пещери
Но доктрината за планетарната сигурност не пречи на посещението на лунните пещери. Кухата луна многократно се превръща в сцена на фантастични произведения. Въпреки че реалността далеч не е измислица, тя е обнадеждаваща и за романтиците. Съществуването на лунни пещери се предполагаше дълго време, но пряко потвърждение дойде едва през 2009 година. За първи път японската роботизирана станция Кагуя открива необичайни кратери, които нямат кръгъл вал и няма следи от вътрешно изхвърляне. Диаметърът им достигна 100 метра, а дълбочината изглеждаше толкова значителна, че страничната слънчева светлина просто не достигаше дъното. Американската сонда Lunar Reconnaissance Orbiter успя да изследва потапянията много по-подробно, по различно време на деня, да оцени не само дълбочината на дъното и съдържанието му, но и структурата на страничните стени и дори да погледне под арките.
Неуспех в сублунарната кухина в Морето на спокойствието. LRO сателитно проучване.
Неуспех в сублунарната кухина в Морето на спокойствието. LRO сателитно проучване.
Група учени от Университета в Аризона разработиха специален алгоритъм PitScan, който в полуавтоматичен режим търсеше дупки в пещери на лунната повърхност и намери повече от двеста от тях. Те могат да бъдат разделени на три условни групи:
- неизправности на лавовите канали, които са изтекли по време на вулканични изригвания;
кухини на лава, образувани от стопилката, образувана в големи кратери от падането на големи астероиди;
- кухини в лунните морета.
Дупка в предполагаемата лава тръба може да се види на вулканичните планини на Мариус Хилс, на екватора в западната част на видимата страна на Луната. От спътниците се вижда ясно канал на лава, който се простира от отвора на вулкана на десетки километри. На около 25 километра от кратера се вижда дупка в замръзналия поток. Или метеорит го е направил, или „покривът“се е срутил сам, но сега можете да видите дупка с ширина 80 метра и дълбочина 45 метра. Широчината на потока на мястото на дупката достига 800 метра, а нагоре по течението достига до един километър, така че може да има гигантски тунел по земните стандарти.
В университета Пърдю бяха извършени числени симулации, според които силата на базалтовата лава и ниската лунна гравитация позволяват да се запазят сводовете в тунели с широчина до километър на повърхността и зали с ширина до пет километра на дълбочина от няколкостотин метра без разрушаване. Данните за гравитационното поле на Луната, получени с помощта на сондите GRAIL, помогнаха за сравняване на симулацията с реалността. Учените са направили показания на GRAIL над възможна кухина на хълмовете Мариус и са се опитали да намерят подобни данни, получени другаде. Така беше възможно да се намерят до десет „подписа“на възможни лунни кухини, някои от които с дължина 100 километра и ширина няколко километра. Повечето от тях се намират под лунните морета.
Наистина бяха открити няколко дупки в лунните морета, но те не съвпадат с онези възможни кухини, които са изчислени от отклоненията на гравитационното поле. Въпреки това, една дупка в Морето на спокойствието, на около 400 километра североизточно от мястото за кацане на Аполон 11, е най-голямата и най-дълбоката, изследвана от спътника. Дупката е с диаметър около 100 метра и дълбочина до 100 метра. Наблизо няма канали от лава или вулканични куполи, които биха могли да показват наличието на тунел, но все пак може да се предположи такова присъствие.
Учените се интересуват от тази дупка не само заради това, което може да се скрие на дъното й, но и поради слоестата структура, която се вижда по стръмните стени на дупката. Тези слоеве предполагат на учените, че морето от лава е образувано в резултат на множество разливи на лава, някои от които са били доста тънки, до един метър.
Дупката в Морето на спокойствието остава едно от най-подходящите места за кацане на роботизирана сонда и изследване на пещерата отвътре. Засега обаче нито една космическа агенция не планира да разработи роботи за лунна пещера. Астронавтите от Аполо 15, които са изследвали склоновете на каньона Хадли Рил, който според една от хипотезите някога е бил тръба с лава, но по-късно напълно се е срутил, се доближават най-много до тайните на лунните лавови тръби.
Командир на екипажа на Аполо 15 Дейвид Скот пред долината на Хедли Рил. Снимка на пилота на лунния модул Джеймс Ъруин.
Бъдещето на междупланетната спелеология
Междувременно на Земята се подготвя бъдещо проучване на лунни и марсиански пещери. На нашата планета има много вулканични пещери за изследване и посещение, които позволяват човек да представи всички сложности на междупланетната спелеология. В Русия лава тръби и пещери са известни на Камчатка. Една от тръбите с лава, дълга около 100 метра, се намира в калдерата на вулкана Горели. Тази пещера е доста древна, останала след изригване преди две хиляди години. В него можете да се почувствате като марсиански изследовател благодарение на почти нулевата температура и масивен ледник, който частично блокира входа.
Пещера лава на вулкана Толбачик, образувана от изригването на 2012-2013.
Няколко пещери са образувани по време на изригването на вулкана Толбачик през 2012–2013 г. Тези пещери са по-живописни, със сталактони от лактови острови зъби, покриващи тавана, капещи соли по тавана и растящи сталагмити на пода. Топлината на охлаждащата лава все още остава тук, чай все още може да се вари на горещи пукнатини, а някои клонове на пещерите са недостъпни за посетителите поради високата температура.
Въпреки очевидния научен интерес към изследването на извънземни пещери, досега нито една космическа агенция не е нарушила техните тайни. Техническото изпълнение на такова проучване остава сериозна пречка по този път. Сондата или ще трябва да бъде поставена точно на дъното на дупката, или да бъде снабдена с оборудване за катерене за спускане по вертикална стена. Само това е достатъчно, за да спре цялото развитие - сложността е твърде висока и следователно рискът. След това ще трябва да осигурите захранване на робота в тъмнината на пещерата и най-важното е да контролирате и поддържате комуникация без пряка радио видимост.
При изследването на космоса винаги се предпочитат проекти с висока надеждност, обещаващи дългосрочни доставки на уникални данни, така че пещерните роботи все още губят конкуренция на сателитите и телескопите. Само няколко частни екипа от участници в състезанието Google Lunar XPRIZE обявиха, че техните разработки ще позволят изследването на лунните пещери. Американският астроботичен екип и японският Хакуто са определили лунните пещери като свои цели, но докато сондите им останат на Земята, ще трябва да изминат само 500 метра по Луната, за да заслужат победа. Предвид рядкостта на лунните пещери и трудността на точното кацане, е малко вероятно екипите да успеят да достигнат лунните кухини за първи път.
