Desde la antigüedad, las cuevas han atraído a la gente, su oscuridad está llena de peligros, pero el secreto en las profundidades atrae tanto a Pithecanthropus, como a científicos modernos y turistas. Se han explorado cientos de cuevas terrestres y submarinas en la Tierra, pero se avecina un objetivo más difícil: cuevas en otros planetas. El bloguero y divulgador de la cosmonáutica Vitaly "Green Cat" Yegorov habló sobre lo que les espera a los futuros espeleólogos espaciales.
La mayoría de las cuevas conocidas de la Tierra se formaron como resultado de la erosión: la destrucción de rocas, generalmente bajo la influencia del agua y los compuestos químicos disueltos en ella. Estas cuevas se llaman cuevas kársticas. En las regiones volcánicas, las cavidades subterráneas de origen de lava son comunes: cúpulas y tuberías. A diferencia de las cuevas kársticas, que tardan miles o millones de años en formarse, las cuevas volcánicas se forman con bastante rapidez, durante un período de erupción y derramamiento activo de lava.
Cuevas volcánicas
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Un tubo de lava es un túnel largo y natural, a veces de hasta decenas de kilómetros de longitud, con piso plano y techo abovedado. El tubo se forma durante la erupción de lava basáltica bastante líquida y viscosa. Al propagarse desde la fuente, el flujo de lava comienza a enfriarse y la corteza superior se solidifica primero, bajo la cual continúa el flujo. Debido a la liberación de gases volcánicos entre el "techo" y la corriente, se forma una cavidad que se expande a medida que la corriente se seca. El resultado es un verdadero "metro" apto para caminar. El aumento de presión de los gases volcánicos conduce al derretimiento secundario de las bóvedas de la tubería, por lo que a veces se cubre con estalactitas de lava.
El vulcanismo también se conoce en otros planetas.
Según una serie de signos indirectos, se puede suponer que los volcanes de Venus todavía están en erupción y, gracias al calor allí, su lava se enfría mucho más lentamente, lo que significa que los flujos serán mucho más amplios. También se supone que, debido a los compuestos de azufre, la temperatura de fusión de la lava de Venus es más baja que la de la Tierra, y esto contribuye aún más a la movilidad de los flujos de lava.
Marte es conocido por sus volcanes gigantes; sin embargo, ahora todos se quedaron dormidos, pero antes lograron inundar miles de kilómetros cuadrados de la superficie con lava basáltica.
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La luna en un momento también experimentó un período activo asociado con el bombardeo de asteroides y la actividad tectónica interna. Las vastas extensiones de la Luna están inundadas de coladas de lava, que llamamos mares.
Los científicos supusieron que debería haber cuevas de lava en la Luna y los planetas del sistema solar en el siglo XIX, pero los primeros descubrimientos tuvieron que esperar hasta el comienzo de la era de la cosmonáutica.
Tubos de lava colapsados en las laderas del volcán Monte Pavlina en la imagen del satélite Mars Express.
Cuevas de Marte
Las tuberías volcánicas colapsadas en las laderas de los volcanes marcianos fueron descubiertas por la estación interplanetaria automática Viking en la década de 1970.
Treinta años después, el satélite Mars Odyssey capturó los primeros sumideros, lo que indicaba que aún existían cuevas esperando a sus espeleólogos. El diámetro de las grandes caídas alcanza los 250 metros. La mayoría de ellos se encontraron en las laderas de los volcanes en escudo en las Tierras Altas de Tarsis. El Mars Reconnaissance Orbiter moderno, utilizando un telescopio HiRISE de alta resolución, pudo observar las entrañas de Marte, lo más lejos posible de la órbita.
Un sumidero en una cueva de lava en el volcán marciano Monte Askriyskaya. Imagen de satélite MRO.
Las cuevas marcianas atraen a los científicos por varias razones. Debido a la fina atmósfera, toda la superficie del planeta es irradiada por luz solar ultravioleta y bombardeada por partículas cargadas cósmicas, por lo que es poco probable la existencia de vida microbiana o incluso compuestos orgánicos complejos en las capas superiores del suelo. Bajo la protección de las bóvedas de las cuevas, las posibilidades de su conservación aumentan drásticamente, incluso si la vida misma ya no se encuentra allí, sus restos permanecerán mucho más tiempo. También es posible que en las cuevas marcianas se encuentren hielo de agua y otros compuestos que son más volátiles en áreas abiertas.
Los soñadores más atrevidos sugieren que las cuevas marcianas pueden convertirse en un refugio para las primeras bases y asentamientos humanos: la protección contra la radiación y el suministro de agua será útil para los futuros colonos. Aunque una serie de factores indican que las cuevas volcánicas de Marte no son el lugar más adecuado para vivir. Todos ellos están ubicados en laderas volcánicas a una altitud de varios kilómetros sobre la llanura. Mientras tanto, aterrizar en regiones de gran altitud es difícil debido a la capa demasiado delgada de la atmósfera. La atmósfera ayuda a ahorrar combustible para frenar durante el aterrizaje, por lo que las naves espaciales más pesadas intentan descender en los lugares más profundos de Marte. Gracias a la misma atmósfera, las tierras bajas están mejor protegidas de la radiación. Y también se han estudiado los depósitos de hielo de agua en la superficie, incluso en las cercanías de la depresión más profunda de Marte: el valle de Hellas. Por lo tanto,hasta que se confirme la presencia de minerales biogénicos o de otro tipo en las cuevas marcianas, es recomendable explorarlas utilizando medios robóticos.
Un factor importante que dificulta el desarrollo de la espeleología marciana son los requisitos de seguridad planetaria. Si existe la posibilidad de preservar una hipotética vida marciana en cuevas, entonces el investigador debe ser 100% estéril para excluir la posibilidad del fantástico escenario de las "Crónicas marcianas", donde un estornudo terrestre mató a una gran civilización. Hoy en día, no es posible garantizar la esterilidad completa de la nave espacial en la Tierra, y nuestros microbios pueden soportar las condiciones de los vuelos espaciales. Por lo tanto, los marcianos no están buscando para no destruirlos accidentalmente.
Cuevas lunares
Pero la doctrina de la seguridad planetaria no interfiere con la visita a las cuevas lunares. The Hollow Moon se ha convertido en repetidas ocasiones en el escenario de obras fantásticas. Aunque la realidad dista mucho de ser ficción, también es alentadora para los románticos. La existencia de cuevas lunares se asumió durante mucho tiempo, pero la confirmación directa se produjo solo en 2009. Por primera vez, la estación robótica japonesa Kaguya descubrió cráteres inusuales que no tenían un eje circular ni signos de expulsión desde el interior. Su diámetro alcanzó los 100 metros y la profundidad parecía tan significativa que la luz solar lateral simplemente no llegaba al fondo. La sonda estadounidense Lunar Reconnaissance Orbiter pudo examinar las caídas con mucho más detalle, en diferentes momentos del día, estimar no solo la profundidad del fondo y su contenido, sino también la estructura de las paredes laterales, e incluso mirar debajo de los arcos.
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Fallo en la cavidad sublunar en el Mar de la Tranquilidad. Encuesta por satélite LRO.
Fallo en la cavidad sublunar en el Mar de la Tranquilidad. Encuesta por satélite LRO.
Un grupo de científicos de la Universidad de Arizona ha desarrollado un algoritmo especial PitScan, que en modo semiautomático buscó agujeros en cuevas en la superficie lunar y encontró más de doscientos de ellos. Se pueden dividir en tres grupos condicionales:
- fallas de los canales de lava, que fluyeron durante las erupciones volcánicas;
cavidades de lava formadas por el deshielo formado en grandes cráteres por la caída de grandes asteroides;
- cavidades en los mares lunares.
Se podía ver un agujero en el supuesto tubo de lava en las tierras altas volcánicas de Marius Hills, en el ecuador en el oeste del lado visible de la luna. Desde los satélites, un canal de flujo de lava es claramente visible, que se extiende desde el respiradero del volcán por decenas de kilómetros. Un agujero es visible en la corriente congelada a unos 25 kilómetros del cráter. O lo hizo un meteorito o el "techo" se derrumbó por sí solo, pero ahora se puede ver un agujero de 80 metros de ancho y 45 metros de profundidad. El ancho del arroyo en el lugar del agujero alcanza los 800 metros, y río arriba llega hasta un kilómetro, por lo que puede haber un túnel gigante para los estándares terrestres.
En la Universidad de Purdue, se realizaron simulaciones numéricas, según las cuales la fuerza de la lava basáltica y la baja gravedad lunar permiten preservar bóvedas en túneles de hasta un kilómetro de ancho en la superficie y pasillos de hasta cinco kilómetros de ancho a una profundidad de varios cientos de metros sin destrucción. Los datos sobre el campo gravitacional de la Luna, obtenidos con las sondas GRAIL, ayudaron a comparar la simulación con la realidad. Los científicos tomaron lecturas de GRAIL sobre una posible cavidad en Marius Hills y trataron de encontrar datos similares obtenidos en otros lugares. Así que fue posible encontrar hasta diez "firmas" de posibles cavidades lunares, algunas de las cuales tienen 100 kilómetros de largo y varios kilómetros de ancho. La mayoría de ellos se encuentran bajo los mares lunares.
De hecho, se descubrieron varios agujeros en los mares lunares, sin embargo, no coinciden con esos posibles vacíos que se calcularon a partir de las desviaciones del campo gravitacional. Sin embargo, un agujero en el Mar de la Tranquilidad, a unos 400 kilómetros al noreste del lugar de aterrizaje del Apolo 11, es el más grande y profundo examinado por satélite. El agujero tiene un diámetro de unos 100 metros y una profundidad de hasta 100 metros. No hay canales de lava o cúpulas volcánicas cercanas que puedan indicar la presencia de un túnel, pero aún se puede suponer tal presencia.
Los científicos están interesados en este agujero no solo por lo que se puede ocultar en su fondo, sino también por la estructura en capas que es visible en las paredes empinadas del agujero. Estas capas sugieren a los científicos que el mar de lava se formó como resultado de múltiples derrames de lava, algunos de los cuales eran bastante delgados, de hasta un metro.
El agujero en el Mar de la Tranquilidad sigue siendo uno de los lugares más adecuados para aterrizar una sonda robótica y explorar la cueva desde el interior. Sin embargo, hasta ahora, ni una sola agencia espacial planea desarrollar robots de espeleología lunar. Los astronautas del Apolo 15 que exploraron las laderas del Hadley Rill Canyon, que, según una hipótesis, alguna vez fue un tubo de lava, pero luego colapsó por completo, se acercaron más a los secretos de los tubos de lava lunares.
El comandante de la tripulación del Apolo 15, David Scott, frente al valle de Hadley Rill. Foto del piloto del módulo lunar James Irwin.
El futuro de la espeleología interplanetaria
Mientras tanto, se está preparando la exploración futura de las cuevas lunares y marcianas en la Tierra. En nuestro planeta, muchas cuevas volcánicas están disponibles para explorar y visitar, lo que permite presentar todas las complejidades de la espeleología interplanetaria. En Rusia, los tubos de lava y las cuevas se conocen en Kamchatka. Uno de los tubos de lava, de unos 100 metros de largo, está disponible en la caldera del volcán Gorely. Esta cueva es bastante antigua, abandonada después de una erupción hace dos mil años. En él, puedes sentirte como un explorador marciano gracias a la temperatura cercana a cero y un enorme glaciar que bloquea parcialmente la entrada.
Cueva de lava del volcán Tolbachik, formada por la erupción de 2012-2013.
Se formaron varias cuevas durante la erupción del volcán Tolbachik en 2012-2013. Estas cuevas son más pintorescas, con estalactitas de lava de dientes de tiburón que cubren el techo, gotas de sal en el techo y estalagmitas crecientes en el suelo. Aquí todavía se conserva el calor de la lava que se enfría, el té todavía se puede hervir en las grietas calientes y algunas ramas de las cuevas son inaccesibles para visitar debido a la alta temperatura.
A pesar del evidente interés científico en explorar cuevas alienígenas, hasta ahora ninguna agencia espacial ha infringido sus secretos. La implementación técnica de tal estudio sigue siendo un serio obstáculo en este camino. La sonda deberá plantarse exactamente en el fondo del agujero o debe estar provista de equipo de escalada para descender por una pared vertical. Esto solo es suficiente para detener todo el desarrollo: la complejidad es demasiado alta y, por lo tanto, el riesgo. A continuación, deberá proporcionar energía al robot en la oscuridad de la cueva y, lo más importante, controlar y mantener la comunicación sin visibilidad directa por radio.
En la exploración espacial, siempre se da preferencia a proyectos con alta confiabilidad, que prometen suministros a largo plazo de datos únicos, por lo que los robots de espeleología siguen perdiendo la competencia a los satélites y telescopios. Solo unos pocos equipos privados de participantes en la competencia Google Lunar XPRIZE anunciaron que sus desarrollos permitirán el estudio de las cuevas lunares. El equipo estadounidense de astrobóticos y el japonés Hakuto han designado cuevas lunares como sus objetivos, pero mientras sus sondas permanezcan en la Tierra y en la Luna, solo tendrán que caminar 500 metros para merecer la victoria. Dada la rareza de las cuevas lunares y la dificultad de un aterrizaje preciso, es poco probable que los equipos puedan llegar a las cavidades lunares la primera vez.
