Jaskinie lawowe na Księżycu mogą w przyszłości być nie tylko dobrym miejscem do prowadzenia badań, ale także posłużyć jako schronienia. Czy będą jednak bezpieczne? Problemem wytrzymałości ich stropów zajmuje się dr inż. Marcin Chwała z Politechniki Wrocławskiej.
Po raz pierwszy zagłębienia na powierzchni Księżyca opisano w 2009 roku. 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, pojawiły się już pomysły użycia tego typu jaskiń jako baz i schronień dla ludzi w trakcie eksploracji Księżyca.
Jednak takie korytarze pod wpływem grawitacji oraz innych czynników, takich jak uderzenia meteorytów, mogą się zapadać, tworząc rozległe zawaliska. Tematem stateczności księżycowych jaskiń i analizy zawalisk ich stropów zajął się dr inż. Marcin Chwała z Wydziału Budownictwa Lądowego i Wodnego PWr, we współpracy z japońskimi naukowcami: profesorem Goro Komatsu i doktorem Junichim Haruyamą. Efekty swojej pracy uczeni przedstawili w publikacji Structural stability of lunar lava tubes with consideration of variable cross-section geometry.
Dr Marcin Chwała badania na ten temat rozpoczął już w 2022 roku, 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 naukowiec Politechniki Wrocławskiej 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 – tłumaczy dr inż. Chwała. – Mamy jednak do dyspozycji bardzo cenną rzecz, czyli zawaliska na Księżycu, których geometrię już znamy.
W publikacji zaproponowano tzw. podejście wsteczne. Naukowcy analizują bardzo dużo przekrojów modelowych, sprawdzając uzyskane przykłady zwalisk i korzystając z dostępnych informacji, dopasowują wyniki do parametrów zwalisk obserwowanych na Księżycu. Dzięki temu można na przykład ustalić, jakie są rozmiary jaskiń odpowiadające za dane zawaliska przy określonej grubości stropu skalnego. To całkiem nowe podejście do tego typu badań. Na potrzeby publikacji zespół przeanalizował trzy największe zwaliska, choć na Księżycu jest ich dużo więcej. Nie dla wszystkich można jednak dokładnie zmierzyć geometrię, czyli na przykład grubość stropu.
Idealne miejsce na księżycową bazę? Zdaniem polskiego naukowca zakładanie księżycowych baz w jaskiniach lawowych jest bardzo ciekawą alternatywą dla budowy baz powierzchniowych, przede wszystkim ze względu na ich olbrzymi potencjał naukowy. W księżycowej jaskini można na przykład znaleźć nienaruszone środowisko, w którym kryje się dużo informacji związanych z powstaniem Księżyca, a tym samym i całego Układu Słonecznego.
Dodatkowym atutem podziemnych baz jest także zabezpieczenie przed uderzeniami meteorytów i dużymi wahaniami temperatury. W ciągu dnia temperatura na Księżycu przekracza bowiem 100 stopni, a w nocy spada do około -180 stopni Celsjusza.
Ile w ogóle jest takich jaskiń 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 – wyjaśnia dr Chwała. – Obecnie znanych zawalisk jest ponad 200, ale nie wszystkie muszą być związane z jaskiniami lawowymi.
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.
Czytaj więcej:
Publikacja: Elżbieta Kuligowska
Źródło: Politechnika Wrocławska
Na zdjęciu: Zawalisko na obszarze Morza Spokoju (Mare Tranquillitatis) uwiecznione pod różnymi kątami przez orbiter księżycowy LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) (NASAGSFCArizona State University)(1)
