Desde os tempos antigos, as cavernas atraem as pessoas, sua escuridão é cheia de perigos, mas o segredo nas profundezas atrai tanto Pithecanthropus, cientistas modernos e turistas. Centenas de cavernas terrestres e subaquáticas foram estudadas na Terra, mas um objetivo mais difícil se aproxima - cavernas em outros planetas. O blogueiro e divulgador da cosmonáutica Vitaly "Green Cat" Yegorov falou sobre o que aguarda os futuros exploradores espaciais.
A maioria das cavernas conhecidas da Terra foi formada como resultado da erosão - a destruição de rochas, geralmente sob a influência da água e de compostos químicos nela dissolvidos. Essas cavernas são chamadas de cavernas cársticas. Em regiões vulcânicas, as cavidades subterrâneas de origem lava são comuns - cúpulas e tubos. Ao contrário das cavernas cársticas, que levam milhares ou milhões de anos para se formar, as cavernas vulcânicas se formam muito rapidamente, durante um período de erupção e derramamento ativo de lava.
Cavernas vulcânicas
Um tubo de lava é um túnel longo e natural, às vezes com até dezenas de quilômetros de comprimento, com piso plano e teto abobadado. O tubo é formado durante a erupção de lava basáltica bastante líquida e viscosa. Espalhando-se da fonte, o fluxo de lava começa a esfriar e a crosta superior se solidifica primeiro, sob a qual o fluxo continua. Devido à liberação de gases vulcânicos entre o "teto" e o riacho, forma-se uma cavidade, que se expande à medida que o riacho seca. O resultado é um verdadeiro "metrô" adequado para caminhar. O aumento da pressão dos gases vulcânicos leva ao derretimento secundário das abóbadas do tubo, por isso às vezes fica coberto com estalactites de lava.
O vulcanismo também é conhecido em outros planetas.
De acordo com uma série de sinais indiretos, pode-se presumir que os vulcões de Vênus ainda estão em erupção e, graças ao calor lá, sua lava esfria muito mais lentamente, o que significa que os fluxos serão muito maiores. Também se presume que, devido aos compostos de enxofre, a temperatura de derretimento da lava venusiana é mais baixa do que a da Terra, e isso contribui ainda mais para a mobilidade dos fluxos de lava.
Marte é conhecido por seus vulcões gigantes - no entanto, agora todos eles adormeceram, mas antes disso conseguiram inundar milhares de quilômetros quadrados de sua superfície com lava basáltica.
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A lua também experimentou um período ativo associado ao bombardeio de asteróides e à atividade tectônica interna. As vastas extensões da Lua são inundadas por fluxos de lava, que chamamos de mares.
Os cientistas imaginaram que deveria haver cavernas de lava na Lua e nos planetas do sistema solar no século 19, mas as primeiras descobertas tiveram que esperar até o início da era da cosmonáutica.
Tubos de lava destruídos nas encostas do vulcão Mount Peacock na imagem do satélite Mars Express.
Cavernas de Marte
Tubos vulcânicos em colapso nas encostas dos vulcões marcianos foram descobertos pela estação interplanetária automática Viking na década de 1970.
Trinta anos depois, o satélite Mars Odyssey capturou os primeiros buracos, o que indicava que cavernas ainda existentes aguardavam seus espeleólogos. O diâmetro das depressões chega a 250 metros. A maioria deles foi encontrada nas encostas de vulcões-escudo nas Terras Altas de Tarsis. O moderno Mars Reconnaissance Orbiter, usando um telescópio HiRISE de alta resolução, foi capaz de observar as entranhas de Marte, o mais longe possível da órbita.
Um sumidouro em uma caverna de lava no vulcão marciano Monte Askriyskaya. Imagem de satélite MRO.
As cavernas marcianas atraem cientistas por vários motivos. Devido à fina atmosfera, toda a superfície do planeta é irradiada por luz ultravioleta solar e bombardeada por partículas cósmicas carregadas, portanto, a existência de vida microbiana ou mesmo compostos orgânicos complexos nas camadas superiores do solo é improvável. Sob a proteção de abóbadas de cavernas, as chances de sua preservação aumentam dramaticamente - mesmo que a própria vida não seja mais encontrada lá, seus restos permanecerão por muito mais tempo. Também é possível que gelo de água e outros compostos que são mais voláteis em áreas abertas sejam encontrados nas cavernas marcianas.
Os sonhadores mais ousados sugerem que as cavernas marcianas podem se tornar um refúgio para as primeiras bases e assentamentos humanos - a proteção contra radiação e suprimentos de água será útil para futuros colonos. Embora vários fatores indiquem que as cavernas vulcânicas de Marte não são o lugar mais adequado para se viver. Todos eles estão localizados em encostas vulcânicas a uma altitude de vários quilômetros acima da planície. Enquanto isso, pousar em regiões de grande altitude é difícil devido à camada muito fina da atmosfera. A atmosfera ajuda a economizar combustível para frear durante o pouso, de modo que as espaçonaves mais pesadas estão tentando afundar nos lugares mais profundos de Marte. Graças à mesma atmosfera, as terras baixas estão melhor protegidas da radiação. E depósitos de gelo de água na superfície também foram estudados, incluindo nas proximidades da depressão mais profunda de Marte - o vale de Hellas. Portanto,Até que a presença de biogênicos ou outros minerais nas cavernas marcianas seja confirmada, é aconselhável explorá-los usando meios robóticos.
Um fator importante que impede o desenvolvimento da espeleologia marciana são os requisitos de segurança planetária. Se houver a possibilidade de preservar a vida marciana hipotética em cavernas, o pesquisador deve ser 100 por cento estéril para excluir a probabilidade do cenário fantástico das "Crônicas Marcianas", onde um espirro terrestre matou uma grande civilização. Hoje, não é possível garantir a esterilidade completa da espaçonave na Terra, e nossos micróbios são capazes de resistir às condições do voo espacial. Portanto, os marcianos não procuram destruí-los acidentalmente.
Cavernas lunares
Mas a doutrina da segurança planetária não interfere na visita às cavernas lunares. The Hollow Moon tornou-se repetidamente o cenário de obras fantásticas. Embora a realidade esteja longe de ser ficção, também é encorajadora para os românticos. A existência de cavernas lunares foi presumida por muito tempo, mas a confirmação direta veio apenas em 2009. Pela primeira vez, a estação robótica japonesa Kaguya descobriu crateras incomuns que não tinham um eixo circular e nenhum sinal de ejeção de dentro. Seu diâmetro chegava a 100 metros e a profundidade parecia tão significativa que a luz solar lateral simplesmente não chegava ao fundo. A sonda americana Lunar Reconnaissance Orbiter foi capaz de examinar as depressões com muito mais detalhes, em diferentes momentos do dia, estimar não apenas a profundidade do fundo e seu conteúdo, mas também a estrutura das paredes laterais e até mesmo olhar sob os arcos.
Falha na cavidade sublunar no Mar da Tranquilidade. Levantamento do satélite LRO.
Falha na cavidade sublunar no Mar da Tranquilidade. Levantamento do satélite LRO.
Um grupo de cientistas da Universidade do Arizona desenvolveu um algoritmo PitScan especial que, em modo semiautomático, procurou buracos em cavernas na superfície lunar e encontrou mais de duzentos deles. Eles podem ser divididos em três grupos condicionais:
- falhas de canais de lava, que expiraram durante erupções vulcânicas;
cavidades de lava formadas pelo derretimento formado em grandes crateras pela queda de grandes asteróides;
- cavidades nos mares lunares.
Um buraco no suposto tubo de lava pode ser visto nas montanhas vulcânicas de Marius Hills, no equador a oeste do lado visível da lua. Dos satélites, um canal de fluxo de lava é claramente visível, estendendo-se desde a abertura do vulcão por dezenas de quilômetros. Um buraco é visível no riacho congelado a cerca de 25 quilômetros da cratera. Ou um meteorito o fez, ou o "telhado" desabou sozinho, mas agora você pode ver um buraco de 80 metros de largura e 45 metros de profundidade. A largura do riacho no local do buraco chega a 800 metros e a montante chega a até um quilômetro, então talvez haja um túnel gigante para os padrões terrestres.
Na Purdue University, simulações numéricas foram realizadas, segundo as quais a força da lava basáltica e a baixa gravidade lunar tornam possível preservar abóbadas em túneis de até um quilômetro de largura na superfície e corredores de até cinco quilômetros de largura a uma profundidade de várias centenas de metros sem destruição. Os dados do campo gravitacional da Lua, obtidos com as sondas GRAIL, ajudaram a comparar a simulação com a realidade. Os cientistas fizeram leituras do GRAIL em uma possível cavidade nas colinas Marius e tentaram encontrar dados semelhantes obtidos em outro lugar. Assim, foi possível encontrar até dez "assinaturas" de possíveis cavidades lunares, algumas das quais com 100 quilômetros de comprimento e vários quilômetros de largura. A maioria deles é encontrada sob os mares lunares.
Vários buracos nos mares lunares foram de fato descobertos, entretanto, eles não coincidem com aqueles possíveis vazios que foram calculados a partir dos desvios do campo gravitacional. No entanto, um buraco no Mar da Tranquilidade, cerca de 400 quilômetros a nordeste do local de pouso da Apollo 11, é o maior e mais profundo pesquisado por satélite. O buraco tem um diâmetro de cerca de 100 metros e uma profundidade de até 100 metros. Não há canais de lava ou domos vulcânicos próximos que possam indicar a presença de um túnel, mas tal presença ainda pode ser presumida.
Este buraco é interessante para os cientistas não apenas por causa do que pode estar escondido em seu fundo, mas também por causa de sua estrutura em camadas, que é visível nas paredes íngremes do buraco. Essas camadas sugerem aos cientistas que o mar de lava foi formado como resultado de vários derramamentos de lava, alguns dos quais bastante finos, de até um metro.
O buraco no Mar da Tranquilidade continua sendo um dos locais mais adequados para uma sonda robótica pousar e explorar a caverna por dentro. No entanto, até agora nenhuma agência espacial planeja desenvolver robôs de cavernas lunares. Os astronautas da Apollo 15 que exploraram as encostas do Hadley Rill Canyon, que, de acordo com uma hipótese, já foi um tubo de lava, mas posteriormente desabou completamente, chegaram mais perto dos segredos dos tubos de lava lunar.
O comandante da tripulação da Apollo 15, David Scott, tendo como pano de fundo o Vale Hadley Rill. Foto do piloto do módulo lunar James Irwin.
O futuro da espeleologia interplanetária
Enquanto isso, a exploração futura das cavernas lunares e marcianas está sendo preparada na Terra. Em nosso planeta, muitas cavernas vulcânicas estão disponíveis para explorar e visitar, o que permite apresentar todas as complexidades da espeleologia interplanetária. Na Rússia, tubos de lava e cavernas são conhecidos em Kamchatka. Um dos tubos de lava, com cerca de 100 metros de comprimento, está disponível na caldeira do vulcão Gorely. Esta caverna é bastante antiga, abandonada após uma erupção há dois mil anos. Nele, você pode se sentir como um explorador marciano graças à temperatura quase nula e uma enorme geleira que bloqueia parcialmente a entrada.
Caverna de lava do vulcão Tolbachik, formada pela erupção de 2012-2013.
Várias cavernas foram formadas durante a erupção do vulcão Tolbachik em 2012–2013. Essas cavernas são mais pitorescas, com estalactites de lava dente de tubarão cobrindo o teto, gotas de sal no teto e estalagmites crescentes no chão. O calor da lava resfriada ainda permanece aqui, o chá ainda pode ser fervido em rachaduras quentes e alguns galhos das cavernas são inacessíveis aos visitantes devido à alta temperatura.
Apesar do óbvio interesse científico em explorar cavernas alienígenas, até agora nenhuma agência espacial infringiu seus segredos. A implementação técnica de tal estudo continua sendo um sério obstáculo nesse caminho. A sonda precisará ser plantada exatamente no fundo do buraco ou fornecida com equipamento de escalada para descer uma parede vertical. Isso por si só é suficiente para parar todo o desenvolvimento - a complexidade é muito alta e, portanto, o risco. Em seguida, você precisará fornecer energia ao robô na escuridão da caverna e, o mais importante, controlar e manter a comunicação sem visibilidade de rádio direta.
Na exploração espacial, a preferência é sempre dada a projetos com alta confiabilidade, prometendo fornecimento de longo prazo de dados únicos, de modo que os robôs de caverna ainda estão perdendo a competição para satélites e telescópios. Apenas algumas equipes privadas de participantes da competição Google Lunar XPRIZE anunciaram que seus desenvolvimentos permitirão o estudo de cavernas lunares. A equipe astrobótica americana e os japoneses Hakuto designaram as cavernas lunares como seus alvos, mas enquanto suas sondas permanecerem na Terra, eles precisarão caminhar apenas 500 metros na Lua para merecer a vitória. Dada a raridade das cavernas lunares e a dificuldade de um pouso preciso, é improvável que as equipes consigam alcançar as cavidades lunares pela primeira vez.
