Sin dai tempi antichi, le grotte hanno attratto le persone, la loro oscurità è piena di pericoli, ma il segreto nelle profondità attrae sia Pitecantropo, scienziati moderni e turisti. Sulla Terra sono state esplorate centinaia di grotte terrestri e sottomarine, ma un obiettivo più difficile si profila davanti: le grotte su altri pianeti. Il blogger e divulgatore di cosmonautica Vitaly "Green Cat" Yegorov ha parlato di ciò che attende i futuri speleologi spaziali.
La maggior parte delle grotte conosciute della Terra si sono formate a seguito dell'erosione - la distruzione delle rocce, di solito sotto l'influenza dell'acqua e dei composti chimici disciolti in essa. Tali grotte sono chiamate grotte carsiche. Nelle regioni vulcaniche, le cavità sotterranee di origine lavica sono comuni: cupole e tubi. A differenza delle grotte carsiche, che impiegano migliaia o milioni di anni per formarsi, le grotte vulcaniche si formano piuttosto rapidamente, durante un periodo di eruzione e versamento attivo di lava.
Grotte vulcaniche
Un tubo di lava è un lungo tunnel naturale, a volte lungo fino a decine di chilometri, con un pavimento piatto e un soffitto a volta. Il tubo si forma durante l'eruzione di lava basaltica piuttosto liquida e viscosa. Diffondendosi dalla sorgente, il flusso di lava inizia a raffreddarsi e la crosta superiore si solidifica prima, sotto la quale il flusso continua. A causa del rilascio di gas vulcanici tra il "tetto" e la corrente, si forma una cavità che si espande man mano che la corrente si prosciuga. Il risultato è una vera "metropolitana" adatta per camminare. L'aumentata pressione dei gas vulcanici porta alla fusione secondaria delle volte del tubo, per questo a volte è ricoperto da stalattiti laviche.
Il vulcanismo è noto anche su altri pianeti.
Secondo una serie di segni indiretti, si può presumere che i vulcani di Venere stiano ancora eruttando e, grazie al calore lì, la loro lava si raffredda molto più lentamente, il che significa che i flussi saranno molto più ampi. Si presume inoltre che, a causa dei composti solforati, la temperatura di fusione della lava venusiana sia inferiore a quella terrestre, e questo contribuisce ulteriormente alla mobilità delle colate laviche.
Marte è noto per i suoi vulcani giganti, tuttavia ora si sono tutti addormentati, ma prima sono riusciti a inondare migliaia di chilometri quadrati di superficie con lava basaltica.
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Anche la luna un tempo ha vissuto un periodo attivo associato sia al bombardamento di asteroidi che all'attività tettonica interna. Le vaste distese della Luna sono inondate da colate laviche, che chiamiamo mari.
Gli scienziati hanno intuito che dovrebbero esserci grotte di lava sulla Luna e sui pianeti del sistema solare nel 19 ° secolo, ma le prime scoperte dovettero attendere fino all'inizio dell'era della cosmonautica.
Tubi di lava collassati sulle pendici del vulcano Mount Peacock nell'immagine dal satellite Mars Express.
Grotte di Marte
Tubi vulcanici crollati sulle pendici dei vulcani marziani furono scoperti dalla stazione interplanetaria automatica Viking negli anni '70.
Trent'anni dopo, il satellite Mars Odyssey catturò le prime doline, che indicavano grotte ancora esistenti in attesa dei loro speleologi. Il diametro degli avvallamenti è di 250 metri. La maggior parte di loro è stata trovata sulle pendici dei vulcani a scudo negli altopiani di Tarsis. Il moderno Mars Reconnaissance Orbiter, utilizzando un telescopio HiRISE ad alta risoluzione, è stato in grado di guardare nelle viscere di Marte, il più lontano possibile dall'orbita.
Una dolina in una grotta di lava sul vulcano marziano Monte Askriyskaya. Immagine satellitare MRO.
Le grotte marziane attirano scienziati per diversi motivi. A causa della sottile atmosfera, l'intera superficie del pianeta viene irradiata dalla luce ultravioletta solare e bombardata da particelle cariche cosmiche, quindi è improbabile l'esistenza di vita microbica o anche di composti organici complessi negli strati superiori del suolo. Sotto la protezione delle volte delle caverne, le possibilità della loro conservazione aumentano notevolmente: anche se la vita stessa non si trova più lì, i suoi resti giacciono molto più a lungo. È anche possibile che nelle grotte marziane si trovino ghiaccio d'acqua e altri composti più volatili in aree aperte.
I sognatori più audaci suggeriscono che le grotte marziane possono diventare un rifugio per le prime basi e insediamenti umani: la protezione dalle radiazioni e le scorte d'acqua torneranno utili per i futuri coloni. Sebbene una serie di fattori indichi che le grotte vulcaniche di Marte non sono il luogo più adatto in cui vivere. Tutti si trovano su pendii vulcanici ad un'altitudine di diversi chilometri sopra la pianura. Nel frattempo, l'atterraggio nelle regioni di alta quota è difficile a causa dello strato troppo sottile dell'atmosfera. L'atmosfera aiuta a risparmiare carburante per frenare durante l'atterraggio, quindi i veicoli spaziali più pesanti stanno cercando di affondare nei luoghi più profondi di Marte. Grazie alla stessa atmosfera, le pianure sono meglio protette dalle radiazioni. E sono stati studiati anche i depositi di ghiaccio d'acqua sulla superficie, anche in prossimità della depressione più profonda di Marte, la valle di Hellas. Perciò,fino a quando non sarà confermata la presenza di minerali biogenici o di altro tipo nelle grotte marziane, si consiglia di esplorarle con mezzi robotici.
Un fattore importante che ostacola lo sviluppo della speleologia marziana sono i requisiti di sicurezza planetaria. Se c'è una probabilità di preservare l'ipotetica vita marziana nelle caverne, allora il ricercatore deve essere sterile al 100% per escludere la probabilità del fantastico scenario delle "Cronache marziane", dove uno starnuto terrestre ha ucciso una grande civiltà. Oggi non è possibile garantire la completa sterilità del veicolo spaziale sulla Terra ei nostri microbi sono in grado di resistere alle condizioni del volo spaziale. Pertanto, i marziani non stanno cercando di non distruggerli accidentalmente.
Grotte lunari
Ma la dottrina della sicurezza planetaria non interferisce con la visita delle grotte lunari. La luna vuota è diventata più volte teatro di opere fantastiche. Sebbene la realtà sia lontana dalla finzione, è incoraggiante anche per i romantici. L'esistenza di grotte lunari è stata ipotizzata per molto tempo, ma la conferma diretta è arrivata solo nel 2009. Per la prima volta, la stazione robotica giapponese Kaguya ha scoperto crateri insoliti che non avevano un pozzo circolare e nessun segno di espulsione dall'interno. Il loro diametro raggiungeva i 100 metri e la profondità sembrava così significativa che la luce solare laterale semplicemente non raggiungeva il fondo. La sonda americana Lunar Reconnaissance Orbiter è stata in grado di esaminare i tuffi in modo molto più dettagliato, in diversi momenti della giornata, valutare non solo la profondità del fondo e il suo contenuto, ma anche la struttura delle pareti laterali e persino guardare sotto gli archi.
Fallimento nella cavità sublunare nel Mare della Tranquillità. Rilievo satellitare LRO.
Fallimento nella cavità sublunare nel Mare della Tranquillità. Rilievo satellitare LRO.
Un gruppo di scienziati dell'Università dell'Arizona ha sviluppato uno speciale algoritmo PitScan, che, in modalità semiautomatica, ha cercato buchi nelle caverne sulla superficie lunare e ne ha trovati più di duecento. Possono essere suddivisi in tre gruppi condizionali:
- cedimenti dei canali di lava, fuoriusciti durante le eruzioni vulcaniche;
cavità laviche formate dalla fusione formata in grandi crateri dalla caduta di grandi asteroidi;
- cavità nei mari lunari.
Un buco nel presunto tubo di lava potrebbe essere visto sugli altopiani vulcanici di Marius Hills, all'equatore a ovest del lato visibile della luna. Dai satelliti è chiaramente visibile un canale di colata lavica, che si estende dalla bocca del vulcano per decine di chilometri. Un buco è visibile nel torrente ghiacciato a circa 25 chilometri dal cratere. O ce l'ha fatta un meteorite, o il "tetto" è crollato da solo, ma ora puoi vedere un buco largo 80 metri e profondo 45 metri. La larghezza del torrente al posto della buca raggiunge gli 800 metri, ea monte arriva fino a un chilometro, quindi potrebbe esserci un tunnel gigante per gli standard terrestri.
Presso la Purdue University sono state condotte simulazioni numeriche, secondo le quali la forza della lava basaltica e la bassa gravità lunare consentono di preservare senza distruzione volte in gallerie larghe fino a un chilometro in superficie e sale larghe fino a cinque chilometri a una profondità di diverse centinaia di metri. I dati sul campo gravitazionale della Luna, ottenuti utilizzando le sonde GRAIL, hanno aiutato a confrontare la simulazione con la realtà. Gli scienziati hanno effettuato letture GRAIL su una possibile cavità nelle Marius Hills e hanno cercato di trovare dati simili ottenuti altrove. Così è stato possibile trovare fino a dieci "firme" di possibili cavità lunari, alcune delle quali lunghe 100 chilometri e larghe diversi chilometri. La maggior parte di loro si trova sotto i mari lunari.
Sono stati infatti scoperti diversi buchi nei mari lunari, tuttavia, non coincidono con quei possibili vuoti che sono stati calcolati dalle deviazioni del campo gravitazionale. Tuttavia, un buco nel Sea of Tranquility, a circa 400 chilometri a nord-est del sito di atterraggio dell'Apollo 11, è il più grande e il più profondo rilevato dal satellite. Il foro ha un diametro di circa 100 metri e una profondità fino a 100 metri. Non ci sono canali di lava o cupole vulcaniche nelle vicinanze che potrebbero indicare la presenza di un tunnel, ma tale presenza può comunque essere ipotizzata.
Questo buco è interessante per gli scienziati non solo per ciò che potrebbe essere nascosto sul fondo, ma anche per la sua struttura a strati, che è visibile sulle pareti ripide del buco. Questi strati suggeriscono agli scienziati che il mare di lava si sia formato a seguito di più fuoriuscite di lava, alcune delle quali erano piuttosto sottili, fino a un metro.
Il buco nel Mare della Tranquillità rimane uno dei luoghi più adatti per far atterrare una sonda robotica ed esplorare la grotta dall'interno. Tuttavia, finora nessuna agenzia spaziale sta pianificando lo sviluppo di robot di speleologia lunare. Gli astronauti dell'Apollo 15 che hanno esplorato le pendici dell'Hadley Rill Canyon, che, secondo un'ipotesi, una volta era un tubo di lava, ma successivamente è crollato completamente, si sono avvicinati ai segreti dei tubi di lava lunari.
Il comandante dell'equipaggio dell'Apollo 15 David Scott sullo sfondo della Hadley Rill Valley. Foto del pilota del modulo lunare James Irwin.
Il futuro della speleologia interplanetaria
Nel frattempo, si sta preparando la futura esplorazione delle grotte lunari e marziane sulla Terra. Sul nostro pianeta, molte grotte vulcaniche sono disponibili per l'esplorazione e la visita, che consentono di presentare tutte le complessità della speleologia interplanetaria. In Russia, in Kamchatka sono noti tubi di lava e grotte. Uno dei tubi di lava, lungo circa 100 metri, è disponibile nella caldera del vulcano Gorely. Questa grotta è piuttosto antica, lasciata dopo un'eruzione di duemila anni fa. In esso, puoi sentirti un esploratore marziano grazie alla temperatura prossima allo zero e un enorme ghiacciaio che blocca parzialmente l'ingresso.
Grotta lavica del vulcano Tolbachik, formata dall'eruzione del 2012-2013.
Diverse grotte si sono formate durante l'eruzione del vulcano Tolbachik nel 2012-2013. Queste grotte sono più pittoresche, con stalattiti di lava a denti di squalo che coprono il soffitto, gocce di sale sul soffitto e stalagmiti in crescita sul pavimento. Il calore della lava che si raffredda rimane ancora qui, il tè può ancora essere bollito su fessure calde e alcuni rami delle grotte sono inaccessibili ai visitatori a causa dell'alta temperatura.
Nonostante l'evidente interesse scientifico per l'esplorazione di grotte aliene, nessuna agenzia spaziale ha ancora violato i loro segreti. La realizzazione tecnica di tale studio rimane un serio ostacolo su questo percorso. La sonda dovrà essere piantata esattamente nella parte inferiore del foro o fornita di attrezzatura da arrampicata per la discesa di una parete verticale. Questo da solo è sufficiente per fermare tutto lo sviluppo: la complessità è troppo alta e quindi il rischio. Successivamente, dovrai fornire alimentazione al robot nell'oscurità della caverna e, cosa più importante, controllare e mantenere la comunicazione senza visibilità radio diretta.
Nell'esplorazione spaziale, la preferenza è sempre data a progetti con alta affidabilità, che promettono forniture a lungo termine di dati unici, quindi i robot speleologici stanno ancora perdendo la concorrenza rispetto a satelliti e telescopi. Solo pochi team privati di partecipanti al concorso Google Lunar XPRIZE hanno annunciato che i loro sviluppi consentiranno lo studio delle grotte lunari. Il team americano di Astrobotic e il giapponese Hakuto hanno designato le grotte lunari come loro obiettivi, ma finché le loro sonde rimarranno sulla Terra, dovranno camminare per soli 500 metri sulla Luna per guadagnare una vittoria. Data la rarità delle grotte lunari e la difficoltà di un atterraggio accurato, è improbabile che le squadre riescano a raggiungere le cavità lunari la prima volta.
