Поверхность Луны покрыта более чем 200 известными провалами, где камни и реголит провалились в неизведанные глубины. Новое исследование показало, что один из этих провалов, расположенный в Море Спокойствия, ведёт в лавовую трубку, которая создаёт подземный пещерный канал, доступный с лунной поверхности.
«Мы нашли своего рода парадный вход, чтобы попасть в недра Луны», — сказал Леонардо Каррер, планетолог из Университета Тренто (Италия), главный автор исследования. Доступ к в остальном экранированным лунным недрам делает этот провал заманчивым местом для будущих исследований человеком и роботами и может дать новое представление о лунном вулканизме.
Когда-то Луна была покрыта морями магмы, которые в итоге остыли и образовали тёмные базальтовые моря, видимые сегодня. Учёные, изучающие Луну, долгое время считали, что, как и Земля, Луна может иметь другие вулканические образования, такие как лавовые трубки.
Лавовые трубки образуются, когда поток лавы остывает и образует затвердевшую внешнюю оболочку. Горячая лава продолжает течь по ней, в конце концов, вытекает из трубки и оставляет полый канал, который может соединяться с опустевшими магматическими камерами или пещерами.
«У нас было много доказательств, предполагающих, что лунные лавовые трубки могут существовать», — сказал Каррер. Провалы, эллиптические кратеры, которые образовались не в результате удара, а в результате обрушения поверхности, были одними из самых убедительных доказательств существования этих трубок. Более 200 таких провалов были засняты на поверхности Луны, и учёные предполагают, что они могут быть «люками» в пещерные каналы, как на Земле, когда верхняя часть пещеры обрушивается.
Каррер и его коллеги, включая планетолога из Университета Тренто Лоренцо Бруццоне, хотели узнать, возможно ли картографировать скрытую пещеру с помощью орбитальных радиолокационных приборов с синтезированной апертурой (SAR). Сначала они опробовали этот метод на двух наземных пещерных системах в Лансароте, Испани и в колодце Бархаут в Йемене, которые являются планетарными аналогами. Они использовали данные SAR для создания 3D-реконструкций двух наземных пещерных систем вблизи их входов.
«Мы убедились, что характеристики пещеры, которые мы измеряли из космоса, соответствуют тому, что спелеологи измеряли на земле», — сказал Каррер. Это дало основания опробовать ту же технологию на Луне.
Они сосредоточили своё внимание на провале Mare Tranquillitatis, почти круглой воронке диаметром около 100 метров и глубиной 105 метров. Радиолокационные данные были получены в 2010 году аппаратом Lunar Reconnaissance Orbiter, который послал сигнал в провал под углом и получил радиолокационное отражение от дна.
«Мы смогли обнаружить отражение, которое доказывало наличие отверстия и вход в пещеру, которая, вероятно, является частью лавовой трубки. Было довольно легко интерпретировать сигналы, наблюдаемые на Луне, благодаря проверке с Земли», — сказал Бруццоне.
Они ввели эти радарные измерения в свою компьютерную модель, чтобы создать 3D-визуализацию лавовой трубки с оценками её размеров. Модель предполагает, что вход имеет ширину не менее 45 метров. В зависимости от того, насколько круто канал наклоняется, он простирается на 30–80 метров от входа и достигает 135–175 метров под поверхностью Луны. Исследователи опубликовали это исследование в Nature Astronomy.
«[Этот] анализ определённо указывает на то, что существует проход, который идёт глубже, чем мы смогли увидеть с помощью изображений в видимой области спектра», — сказал Роберт Вагнер, планетолог из Университета штата Аризона в Темпе, который не принимал участия в этом исследовании. Проход может не быть связан с более крупной пещерой, предупредил он, «но это новое исследование согласуется с доступом к лавовой трубке. Следующий шаг — отправить миссию в эту локацию, чтобы напрямую исследовать, что там внизу».
С международным вниманием к исследованию Луны и планах по созданию постоянных обиталищ, лунные пещеры представляют интерес из-за их потенциала защищать астронавтов от радиации. Но Бруззоне и Каррер больше взволнованы геологической историей, которая может сохраниться внутри этой лавовой трубки, защищённой от выветривания и изменения солнечным ветром и космическими лучами.
«Изучение местных пород может дать много информации об истории вулканизма на Луне», — сказал Каррер. Более того, если есть одна нетронутая лунная лавовая трубка, то их может быть несколько, добавил Вагнер. Распространённость подповерхностных лавовых трубок может пролить свет на то, как лунная магма двигалась, охлаждалась и оседала.
«Обнаружение полностью неповреждённого объекта, за исключением сравнительно небольшого отверстия, указывает на то, что на Луне может быть довольно много глубоко зарытых каналов, ожидающих, когда мы спустимся на поверхность спутника с сейсмометрами, гравиметрами или другими инструментами для их обнаружения», — сказал Вагнер.