Todos los años desde 1970, astrónomos, geólogos, geofísicos y una gran cantidad de otros especialistas se han unido para participar en la Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria (LPCS). Patrocinado conjuntamente por el Instituto Lunar y Planetario (LPI) y el Centro Espacial Johnson de la NASA (JSC), este evento anual es una oportunidad para que científicos de todo el mundo compartan y presenten las últimas investigaciones planetarias sobre la única luna de la Tierra.
Este año, uno de los mayores atractivos fue el hallazgo presentado el martes 17 de marzo por un equipo de estudiantes de la Universidad de Purdue. Dirigido por un estudiante graduado del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias de la universidad, el estudio que compartieron indica que puede haber tubos de lava estables en la luna, unos lo suficientemente grandes como para albergar ciudades enteras.
Además de ser un objetivo para futuros estudios geológicos y geofísicos, la existencia de estos tubos también podría ser una bendición para la futura exploración espacial humana. Básicamente, argumentaron, túneles subterráneos tan grandes y estables podrían proporcionar un hogar para los asentamientos humanos, protegiéndolos de la radiación cósmica dañina y las temperaturas extremas.
Los tubos de lava son conductos naturales formados por la lava que se mueve debajo de la superficie como resultado de una erupción volcánica. A medida que la lava se mueve, los bordes exteriores de la misma se enfrían, formando una corteza endurecida en forma de canal que se deja una vez que se detiene el flujo de lava. Durante algún tiempo, los científicos lunares han estado especulando sobre si los flujos de lava ocurren o no en la Luna, como lo demuestra la presencia de surcos sinuosos en la superficie.
Los surcos sinuosos son depresiones estrechas en la superficie lunar que se asemejan a canales, y tienen caminos curvos que serpentean a través del paisaje como un valle fluvial. Actualmente se cree que estos rilles son los restos de tubos de lava colapsados o flujos de lava extintos, lo que está respaldado por el hecho de que generalmente comienzan en el sitio de un volcán extinto.
Los que se han observado en la Luna en el pasado varían en tamaño de hasta 10 kilómetros de ancho y cientos de kilómetros de longitud. Con ese tamaño, la existencia de un tubo estable, es decir, uno que no se hubiera colapsado para formar un riel sinuoso, sería lo suficientemente grande como para acomodar una ciudad importante.
Por el bien de su estudio, el equipo de Purdue exploró si los tubos de lava de la misma escala podrían existir bajo tierra. Lo que encontraron fue que la estabilidad de un tubo de lava dependía de una serie de variables, incluyendo el ancho, el grosor del techo y el estado de tensión de la lava enfriada. Los investigadores también modelaron tubos de lava con paredes creadas por lava colocada en una capa gruesa y con lava colocada en muchas capas delgadas.
David Blair, un estudiante graduado en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias de Purdue, dirigió el estudio que examinó si los tubos de lava vacíos de más de 1 kilómetro de ancho podrían permanecer estructuralmente estables en la luna.
"Nuestro trabajo es algo único en el sentido de que hemos combinado el talento de personas de varios departamentos en Purdue", dijo Blair a Space Magazine por correo electrónico. "Con la orientación del profesor Bobet (profesor de ingeniería civil), hemos podido incorporar una comprensión moderna de la mecánica de rocas en nuestros modelos informáticos de tubos de lava para ver cómo podrían fallar y romperse bajo la gravedad lunar".
En aras de su investigación, el equipo construyó una serie de modelos de tubos de lava de diferentes tamaños y con diferentes espesores de techo para evaluar la estabilidad. Esto consistió en que verificaran cada modelo para ver si predecía una falla en alguna parte del techo del tubo de lava.
"Lo que encontramos fue sorprendente", continuó Blair, "ya que los tubos de lava mucho más grandes son teóricamente posibles de lo que se pensaba anteriormente. Incluso con un techo de unos pocos metros de espesor, los tubos de lava de un kilómetro de ancho pueden mantenerse en pie. Sin embargo, la razón por la cual es un poco menos sorprendente. El último trabajo que pudimos encontrar sobre el tema es deApolo era, y usó una aproximación mucho más simple de la forma del tubo de lava: una viga plana para un techo.
El estudio al que se refiere, "Sobre el origen de las crestas sinuosas lunares", fue publicado en 1969 en la revista Geología moderna. En él, los profesores Greeley, Oberbeck y Quaide presentaron el argumento de que la formación sinuosa de rilles estaba ligada al colapso de los tubos de flujo de lava, y que todavía podrían existir los estables. Calculando para un techo de vigas planas, su trabajo encontró un tamaño máximo de tubo de lava de poco menos de 400 m.
"Nuestros modelos usan una geometría más similar a la que se ve en los tubos de lava en la Tierra", dijo Blair, "una especie de forma semielíptica con un techo arqueado. El hecho de que un techo arqueado permita que un tubo de lava más grande permanezca de pie tiene sentido: los humanos han sabido desde la antigüedad que los techos arqueados permiten que los túneles o puentes permanezcan de pie con tramos más amplios ".
El estudio de Purdue también se basa en estudios previos realizados por JAXA y la NASA donde las imágenes de "tragaluces" en la Luna, es decir, agujeros en la superficie lunar, confirmaron la presencia de cavernas de al menos unas pocas decenas de metros de diámetro. Los datos del Laboratorio de Recuperación e Interior por Gravedad lunar de la NASA (GRAIL), que mostraron grandes variaciones en el grosor de la corteza lunar, aún se están interpretando, pero también podrían ser una indicación de grandes huecos debajo de la superficie.
Como resultado, Blair confía en que su trabajo abre explicaciones nuevas y factibles para muchos tipos diferentes de observaciones que se han hecho antes. Anteriormente, era insondable que pudieran existir cavernas grandes y estables en la Luna. Pero gracias al estudio teórico de su equipo, ahora se sabe que, en las condiciones adecuadas, es lo menos posible.
Otro aspecto emocionante que este trabajo es las implicaciones que ofrece para la exploración futura e incluso la colonización en la Luna. La cuestión de la protección contra la radiación ya es muy importante. Dado que la Luna no tiene atmósfera, los colonos y las operaciones agrícolas no tendrán protección natural contra los rayos cósmicos.
"Los tubos de lava geológicamente estables serían de gran ayuda para la exploración espacial humana", comentó Blair. “Una caverna como esa podría ser un lugar realmente ideal para construir una base lunar y, en general, para mantener una presencia humana sostenida en la Luna. Al ir debajo de la superficie, incluso unos pocos metros, de repente mitigas muchos de los problemas al tratar de habitar la superficie lunar ”.
Básicamente, además de proteger contra la radiación, una base subsuperficial evitaría los problemas de los micrometeoritos y los cambios extremos de temperatura que son comunes en la superficie lunar. Además, los tubos de lava subterráneos estables también podrían facilitar la tarea de presurizar una base para la habitación humana.
"La gente ha estudiado y hablado sobre todas estas cosas antes", agregó Blair, "pero nuestro trabajo muestra que ese tipo de oportunidades podrían existir, ahora solo tenemos que encontrarlas". ¡Los humanos han estado viviendo en cuevas desde el principio, y también podría tener sentido en la Luna!
Además de Melosh, Blair y Bobet, los miembros del equipo incluyen a Loic Chappaz y Rohan Sood, estudiantes graduados de la Escuela de Aeronáutica y Astronáutica; Kathleen Howell, profesora Hsu Lo de Purdue de Ingeniería Aeronáutica y Astronáutica; Andy M. Freed, profesor asociado de ciencias terrestres, atmosféricas y planetarias; y Colleen Milbury, investigadora postdoctoral asociada en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias.
