ทุก ๆ ปีตั้งแต่ปี 1970 นักดาราศาสตร์นักธรณีวิทยานักธรณีฟิสิกส์และผู้เชี่ยวชาญอื่น ๆ ได้มารวมตัวกันเพื่อเข้าร่วมการประชุมวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับดวงจันทร์และดาวเคราะห์ (LPCS) ได้รับการสนับสนุนจากสถาบัน Lunar and Planetary Institute (LPI) และศูนย์อวกาศจอห์นสัน (JSC) ของนาซ่ากิจกรรมนี้เป็นโอกาสสำหรับนักวิทยาศาสตร์จากทั่วโลกในการแบ่งปันและนำเสนอการวิจัยดาวเคราะห์ล่าสุดเกี่ยวกับดวงจันทร์เพียงดวงเดียวของโลก
ในปีนี้หนึ่งในผู้ที่ให้ความสนใจมากที่สุดคือการค้นพบที่นำเสนอในวันอังคารที่ 17 มีนาคมโดยทีมนักศึกษาจากมหาวิทยาลัย Purdue การศึกษาที่นำมาใช้โดยนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจากภาควิชาธรณีวิทยาของโลก, วิทยาศาสตร์บรรยากาศและดาวเคราะห์พบว่าอาจมีท่อลาวาที่เสถียรบนดวงจันทร์ซึ่งมีขนาดใหญ่พอที่จะรองรับทั้งเมือง
นอกจากจะเป็นเป้าหมายสำหรับการศึกษาทางธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์ในอนาคตแล้วการมีอยู่ของหลอดเหล่านี้อาจเป็นประโยชน์สำหรับการสำรวจอวกาศของมนุษย์ในอนาคต โดยพื้นฐานแล้วพวกเขาโต้แย้งว่าอุโมงค์ใต้ดินขนาดใหญ่ที่มีความเสถียรนี้สามารถเป็นที่ตั้งของการตั้งถิ่นฐานของมนุษย์ป้องกันพวกเขาจากรังสีคอสมิคที่เป็นอันตรายและอุณหภูมิสูง
ท่อลาวาเป็นท่อร้อยสายไฟธรรมชาติที่เกิดขึ้นจากลาวาไหลที่เคลื่อนตัวอยู่ใต้ผิวดินอันเป็นผลมาจากการระเบิดของภูเขาไฟ เมื่อลาวาเคลื่อนที่ขอบด้านนอกของมันเย็นตัวกลายเป็นเปลือกแข็งคล้ายช่องแข็งซึ่งถูกทิ้งไว้ข้างหลังเมื่อลาวาไหลหยุด บางครั้งนักวิทยาศาสตร์ทางจันทรคติได้คาดการณ์ว่าลาวาไหลหรือไม่เกิดขึ้นบนดวงจันทร์ซึ่งเป็นหลักฐานจากการปรากฏตัวของ rilles ที่เต็มไปด้วยฝุ่นบนพื้นผิว
Sinilles Rilles เป็นพื้นที่แคบ ๆ บนพื้นผิวดวงจันทร์ที่มีลักษณะคล้ายกับช่องทางและมีเส้นทางโค้งที่คดเคี้ยวผ่านภูมิทัศน์ราวกับหุบเขาแม่น้ำ ปัจจุบันเชื่อว่า rilles เหล่านี้เป็นซากศพของท่อลาวาที่ยุบตัวหรือกระแสลาวาที่สูญพันธุ์ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากความจริงที่ว่าพวกเขามักจะเริ่มที่บริเวณภูเขาไฟที่ดับแล้ว
ผู้ที่เคยพบเห็นบนดวงจันทร์ในระยะที่ผ่านมามีขนาดกว้างถึง 10 กิโลเมตรและยาวหลายร้อยกิโลเมตร ด้วยขนาดดังกล่าวการมีอยู่ของหลอดที่มีเสถียรภาพ - นั่นคือหลอดหนึ่งซึ่งไม่ยุบเพื่อก่อให้เกิด rille ที่เต็มไปด้วยเล่ห์เหลี่ยม - จะมีขนาดใหญ่พอที่จะรองรับเมืองใหญ่
เพื่อการศึกษาของพวกเขาทีมเพอร์ดูได้สำรวจว่าท่อลาวาในระดับเดียวกันอาจมีอยู่ใต้ดินหรือไม่ สิ่งที่พวกเขาพบคือความมั่นคงของท่อลาวาขึ้นอยู่กับตัวแปรหลายอย่างรวมถึงความกว้างความหนาของหลังคาและสภาวะความเค้นของลาวาระบายความร้อน เขายังได้จำลองหลอดลาวาด้วยผนังที่สร้างขึ้นโดยลาวาที่วางไว้ในชั้นหนาหนึ่งชั้นและวางลาวาในชั้นบาง ๆ
David Blair นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในภาควิชาธรณีวิทยาบรรยากาศและดาวเคราะห์ของ Purdue นำการศึกษาที่ตรวจสอบว่าท่อลาวาที่ว่างเปล่าที่มีความกว้างมากกว่า 1 กิโลเมตรสามารถคงโครงสร้างบนดวงจันทร์ได้หรือไม่
“ งานของเราค่อนข้างพิเศษในการที่เราผสมผสานความสามารถของผู้คนจากแผนกต่างๆที่เพอร์ดู” แบลร์บอกนิตยสารอวกาศผ่านอีเมล “ ด้วยคำแนะนำจากศ. Bobet (ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมโยธา) เราสามารถรวมความเข้าใจที่ทันสมัยของกลศาสตร์หินเข้ากับโมเดลคอมพิวเตอร์ของหลอดลาวาเพื่อดูว่าพวกเขาจะล้มเหลวและแตกสลายภายใต้แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์จริง ๆ ”
เพื่อประโยชน์ในการวิจัยของพวกเขาทีมงานได้สร้างแบบจำลองของหลอดลาวาขนาดต่าง ๆ จำนวนมากและมีความหนาของหลังคาที่แตกต่างกันเพื่อทดสอบเสถียรภาพ พวกเขาประกอบด้วยการตรวจสอบแต่ละรุ่นเพื่อดูว่ามันทำนายความล้มเหลวได้ทุกที่บนหลังคาท่อลาวาหรือไม่
“ สิ่งที่เราค้นพบนั้นน่าประหลาดใจ” แบลร์กล่าวต่อ“ ในหลอดลาวาที่มีขนาดใหญ่กว่านั้นเป็นไปได้ในทางทฤษฎีมากกว่าที่เคยคิด แม้จะมีหลังคาหนาเพียงไม่กี่เมตรท่อลาวาที่มีความกว้าง 1 กิโลเมตรก็สามารถยืนอยู่ได้ เหตุผลที่ว่าทำไมถึงน่าแปลกใจเล็กน้อย งานสุดท้ายที่เราสามารถหาได้จากเรื่องนี้คืออพอลโล ยุคและใช้การประมาณที่ง่ายกว่ามากของรูปทรงท่อลาวา - ลำแสงแบนสำหรับหลังคา
การศึกษาที่เขาอ้างถึง“ บนต้นกำเนิดของ rilles ที่เต็มไปด้วยบาปทางจันทรคติ” ถูกตีพิมพ์ในปี 1969 ในวารสาร ธรณีวิทยาสมัยใหม่. ในนั้นศาสตราจารย์ Greeley, Oberbeck และ Quaide ได้โต้แย้งว่าการก่อตัวของ Rilles ที่ผูกมัดกับการล่มสลายของท่อลาวาไหลและยังคงมีอยู่ จากการคำนวณหาหลังคาคานแบนงานของพวกเขาพบว่ามีขนาดท่อลาวาสูงสุดไม่เกิน 400 เมตร
"แบบจำลองของเราใช้รูปทรงเรขาคณิตคล้ายกับที่เห็นในหลอดลาวาบนโลก" แบลร์กล่าว "รูปร่างครึ่งวงรีที่มีหลังคาโค้ง ความจริงที่ว่าหลังคาโค้งทำให้ยืนท่อลาวาขนาดใหญ่ขึ้นทำให้รู้สึก: มนุษย์ได้รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณที่หลังคาโค้งอนุญาตให้อุโมงค์หรือสะพานยืนอยู่ด้วยช่วงกว้างขึ้น "
การศึกษาเพอร์ดูยังสร้างขึ้นจากการศึกษาก่อนหน้านี้ที่จัดทำโดย JAXA และ NASA ที่มีภาพของ“ สกายไลท์” บนดวงจันทร์ - นั่นคือหลุมบนพื้นผิวดวงจันทร์ - ยืนยันการปรากฏตัวของถ้ำอย่างน้อยสองสามสิบเมตร ข้อมูลจากห้องปฏิบัติการ Gravity Recovery and Interior (GRAIL) ของนาซ่าซึ่งแสดงความแปรปรวนขนาดใหญ่ของเปลือกโลกของดวงจันทร์ยังคงถูกตีความ แต่ก็อาจเป็นตัวบ่งชี้ถึงช่องว่างใต้ผิวดินขนาดใหญ่
ดังนั้นแบลร์จึงมั่นใจว่างานของพวกเขาจะเปิดคำอธิบายใหม่และเป็นไปได้สำหรับการสังเกตหลายประเภทที่เคยทำมาก่อน ก่อนหน้านี้มันไม่อาจหยั่งรู้ได้ว่าถ้ำขนาดใหญ่ที่มั่นคงจะมีอยู่บนดวงจันทร์ แต่ด้วยการศึกษาเชิงทฤษฎีของทีมของเขาตอนนี้เป็นที่ทราบกันดีว่าภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสมมันเป็นไปได้น้อยที่สุด
อีกแง่มุมที่น่าตื่นเต้นที่งานนี้มีความเกี่ยวข้องกับการสำรวจในอนาคตและแม้กระทั่งการล่าอาณานิคมบนดวงจันทร์ แล้วการป้องกันการแผ่รังสีก็เป็นปัญหาใหญ่ เนื่องจากดวงจันทร์ไม่มีชั้นบรรยากาศชาวอาณานิคมและกิจการเกษตรกรรมจะไม่มีการป้องกันตามธรรมชาติจากรังสีคอสมิก
“ หลอดลาวาที่มีความเสถียรทางธรณีวิทยาจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการสำรวจอวกาศของมนุษย์” แบลร์ให้ความเห็น “ ถ้ำเช่นนี้อาจเป็นสถานที่ที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างฐานจันทรคติและโดยทั่วไปเพื่อรองรับการมีอยู่ของมนุษย์บนดวงจันทร์อย่างยั่งยืน การลงไปที่ผิวน้ำแม้เพียงไม่กี่เมตรคุณก็จะสามารถบรรเทาปัญหาได้หลายอย่างด้วยการพยายามอาศัยพื้นผิวดวงจันทร์ "
โดยพื้นฐานนอกเหนือจากการป้องกันรังสีฐานใต้ผิวดินจะหลีกเลี่ยงปัญหาของ micrometeorites และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่เกิดขึ้นบ่อยบนพื้นผิวดวงจันทร์ ท่อลาวาใต้พื้นดินที่เสถียรและมีเสถียรภาพยิ่งกว่านั้นยังสามารถทำให้งานสร้างความกดดันเป็นพื้นฐานสำหรับการอยู่อาศัยของมนุษย์ได้ง่ายขึ้น
“ ผู้คนได้ศึกษาและพูดคุยเกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้ก่อนหน้านี้” แบลร์กล่าวเสริม“ แต่งานของเราแสดงให้เห็นว่าโอกาสเหล่านั้นอาจเกิดขึ้นได้ - ตอนนี้เราแค่ต้องค้นหาพวกเขา มนุษย์มีชีวิตอยู่ในถ้ำมาตั้งแต่ต้นและมันก็สมเหตุสมผลบนดวงจันทร์ด้วย!”
นอกจาก Melosh, Blair และ Bobet สมาชิกในทีมยังรวมไปถึง Loic Chappaz และ Rohan Sood นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในโรงเรียนวิชาการบินและอวกาศ Kathleen Howell ศาสตราจารย์ Hsu Lo ของ Purdue วิศวกรรมการบินและอวกาศ Andy M. Freed รองศาสตราจารย์แห่งโลกวิทยาศาสตร์ชั้นบรรยากาศและดาวเคราะห์ และคอลลีนมิลเบอรี่ (คอลลีนมิลเบรี่) ผู้ร่วมงานวิจัยระดับปริญญาเอกในภาควิชาธรณีวิทยาบรรยากาศและดาวเคราะห์
