في كل عام منذ عام 1970 ، اجتمع علماء الفلك والجيولوجيون والجيوفيزيائيون ومجموعة كبيرة من المتخصصين الآخرين للمشاركة في مؤتمر علوم القمر والكواكب (LPCS). برعاية مشتركة من معهد القمر والكواكب (LPI) ومركز جونسون للفضاء التابع لناسا (JSC) ، يعد هذا الحدث السنوي فرصة للعلماء من جميع أنحاء العالم لمشاركة وتقديم أحدث أبحاث الكواكب المتعلقة بالقمر الوحيد للأرض.
هذا العام ، كانت أكبر النتائج التي لفتت الانتباه هي النتائج التي قدمها فريق من الطلاب من جامعة بوردو يوم الثلاثاء 17 مارس. تشير الدراسة التي شاركوا فيها ، بقيادة طالب دراسات عليا من قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب في الجامعة ، إلى أنه قد يكون هناك أنابيب حمم ثابتة على القمر ، كبيرة بما يكفي لإيواء مدن بأكملها.
بالإضافة إلى كونها هدفًا للدراسات الجيولوجية والجيوفيزيائية المستقبلية ، يمكن أن يكون وجود هذه الأنابيب بمثابة نعمة لاستكشاف الفضاء البشري في المستقبل. وجادلوا في الأساس بأن مثل هذه الأنفاق الكبيرة والمستقرة تحت الأرض يمكن أن توفر منزلاً للمستوطنات البشرية ، مما يحميهم من الإشعاع الكوني الضار ودرجات الحرارة العالية.
أنابيب الحمم البركانية هي قنوات طبيعية تتكون من الحمم البركانية المتدفقة التي تتحرك تحت السطح نتيجة لثوران بركاني. عندما تتحرك الحمم البركانية ، تبرد حوافها الخارجية ، لتشكل قشرة صلبة تشبه القناة تترك وراءها بمجرد توقف تدفق الحمم البركانية. لبعض الوقت ، كان علماء القمر يتكهنون بما إذا كانت تدفقات الحمم البركانية تحدث على القمر أم لا ، كما يتضح من وجود ريل متعرجة على السطح.
والأنهار المتعرجة عبارة عن منخفضات ضيقة في سطح القمر تشبه القنوات ، ولها مسارات منحنية تتعرج عبر المناظر الطبيعية مثل وادي النهر. يُعتقد حاليًا أن هذه الجسور هي بقايا أنابيب من الحمم البركانية المنهارة أو تدفقات الحمم البركانية المنقرضة ، والتي تدعمها حقيقة أنها تبدأ عادة في موقع بركان منقرض.
تلك التي لوحظت على القمر في الماضي كانت في حجم يصل إلى 10 كيلومترات في العرض ومئات الكيلومترات في الطول. بهذا الحجم ، فإن وجود أنبوب ثابت - أي أنبوب لم ينهار لتكوين ريل متعرج - سيكون كبيرًا بما يكفي لاستيعاب مدينة رئيسية.
من أجل دراستهم ، استكشف فريق Purdue ما إذا كانت أنابيب الحمم البركانية من نفس الحجم يمكن أن توجد تحت الأرض. ما وجدوه هو أن استقرار أنبوب الحمم البركانية يعتمد على عدد من المتغيرات - بما في ذلك العرض وسماكة السقف وحالة الإجهاد للحمم المبردة. قام الباحثون أيضًا بنمذجة أنابيب الحمم البركانية بجدران تم إنشاؤها بواسطة الحمم البركانية الموضوعة في طبقة سميكة واحدة ومع الحمم البركانية الموضوعة في العديد من الطبقات الرقيقة.
قاد ديفيد بلير ، وهو طالب دراسات عليا في قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب في بوردو ، الدراسة التي فحصت ما إذا كانت أنابيب الحمم الفارغة التي يزيد عرضها عن كيلومتر واحد يمكن أن تظل مستقرة على سطح القمر.
وقال بلير لمجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني "عملنا فريد إلى حد ما من حيث أننا جمعنا مواهب الناس من مختلف الأقسام في بوردو". "بتوجيه من البروفيسور بوبت (أستاذ الهندسة المدنية) ، تمكنا من دمج الفهم الحديث لميكانيكا الصخور في نماذج الكمبيوتر الخاصة بنا لأنابيب الحمم البركانية لنرى كيف يمكن أن تفشل وتتكسر بالفعل تحت الجاذبية القمرية."
من أجل بحثهم ، قام الفريق ببناء عدد من نماذج أنابيب الحمم ذات الأحجام المختلفة وبسماكات مختلفة للسقف لاختبار الاستقرار. تضمن ذلك فحص كل نموذج لمعرفة ما إذا كان قد توقع حدوث فشل في أي مكان على سطح أنبوب الحمم البركانية.
وتابع بلير قائلاً: "ما وجدناه كان مفاجئًا لأن أنابيب الحمم البركانية الأكبر بكثير ممكنة نظريًا عما كان يُعتقد سابقًا. حتى مع وجود سقف بسماكة بضعة أمتار فقط ، قد تكون أنابيب الحمم البركانية التي يبلغ عرضها كيلومترًا واحدًا قادرة على البقاء واقفة. السبب ، على الرغم من ذلك ، هو أقل إثارة للدهشة. آخر عمل يمكن أن نجده حول هذا الموضوع هو منأبولو العصر ، واستخدمت تقريبًا أبسط بكثير لشكل أنبوب الحمم - شعاع مسطح للسقف.
الدراسة التي أشار إليها ، "حول أصل القمر المتعرج القمري" ، نشرت في المجلة عام 1969 الجيولوجيا الحديثة. في ذلك ، قدم الأساتذة غريلي ، أوبيربيك وكوايدي الحجة القائلة بأن تكوين الأجناس المتعرجة مرتبط بانهيار أنابيب تدفق الحمم البركانية ، وأن تلك المستقرة قد تظل موجودة. عند حساب السقف ذو العارضة المسطحة ، وجد عملهم أن الحد الأقصى لحجم أنبوب الحمم هو أقل بقليل من 400 م.
قال بلير: "تستخدم نماذجنا هندسة أكثر تشابهًا مع ما يشاهد في أنابيب الحمم البركانية على الأرض" ، وهو نوع من الشكل نصف البيضاوي مع سقف مقوس. إن حقيقة أن السقف المقوس يتيح بقاء أنبوب حمم أكبر يبقى واقعيًا: لقد عرف البشر منذ العصور القديمة أن الأسقف المقوسة تسمح للأنفاق أو الجسور بالبقاء واقفة مع امتداد أوسع. "
تبني دراسة بوردو أيضًا على الدراسات السابقة التي أجرتها وكالة JAXA و NASA حيث أكدت صور "المناور" على القمر - أي ثقوب في سطح القمر - وجود كهوف لا يقل عرضها عن عشرات الأمتار. البيانات من مختبر ناسا لاستعادة الجاذبية القمرية والداخلية (GRAIL) - والتي أظهرت اختلافات كبيرة في سمك قشرة القمر لا تزال قيد التفسير ، ولكن يمكن أن يكون أيضًا مؤشرًا على وجود استراحات كبيرة تحت سطح الأرض.
ونتيجة لذلك ، فإن بلير واثق من أن عملهم يفتح تفسيرات جديدة ومجدية للعديد من أنواع الملاحظات المختلفة التي تم إجراؤها من قبل. في السابق ، كان من غير المعقول أن توجد كهوف كبيرة ومستقرة على القمر. ولكن بفضل الدراسة النظرية لفريقه ، من المعروف الآن أنه في ظل الظروف المناسبة ، يكون ذلك ممكنًا.
جانب آخر مثير لهذا العمل هو الآثار التي يقدمها للاستكشاف المستقبلي وحتى الاستعمار على القمر. بالفعل ، قضية الحماية من الإشعاع هي قضية كبيرة. بالنظر إلى أن القمر ليس لديه جو ، لن يكون للمستعمرين والعمليات الزراعية حماية طبيعية من الأشعة الكونية.
وعلق بلير قائلاً: "إن أنابيب الحمم المستقرة جيولوجياً ستكون بمثابة نعمة لاستكشاف الفضاء البشري". "كهف مثل هذا يمكن أن يكون مكانًا مثاليًا حقًا لبناء قاعدة قمرية ، وبشكل عام لدعم الوجود البشري المستدام على القمر. من خلال النزول تحت السطح حتى بضعة أمتار ، فإنك تخفف فجأة الكثير من المشاكل مع محاولة العيش على سطح القمر. "
بشكل أساسي ، بالإضافة إلى الحماية من الإشعاع ، فإن القاعدة تحت السطحية ستتجنب مشاكل النيازك الدقيقة والتغيرات الشديدة في درجة الحرارة الشائعة على سطح القمر. ما هو أكثر ، أنابيب الحمم البركانية المستقرة ، يمكن أن تجعل مهمة الضغط على قاعدة للسكن البشري أسهل.
وأضاف بلير: "لقد درس الناس وتحدثوا عن كل هذه الأشياء من قبل ، لكن عملنا يظهر أن هذه الأنواع من الفرص يمكن أن تكون موجودة - والآن علينا فقط العثور عليها. يعيش البشر في الكهوف منذ البداية ، وقد يكون ذلك منطقيًا على القمر أيضًا! "
بالإضافة إلى Melosh و Blair و Bobet ، يضم أعضاء الفريق Loic Chappaz و Rohan Sood ، طلاب الدراسات العليا في مدرسة الملاحة الجوية والفضائية. كاثلين هويل ، أستاذة بوردو هسو لو في هندسة الطيران والملاحة الفضائية ؛ أندي م. فريد ، أستاذ مشارك في علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب ؛ وكولين ميلبوري ، باحث مشارك بعد الدكتوراه في قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب.
