Ірма Шелест
NASA профінансує наукову місію, яка має перевірити одну з найцікавіших гіпотез сучасної селенології: чи приховується під великою западиною на Місяці розгалужена печера або давня лавова труба. Об’єктом дослідження стане Marius Hills Pit, або MHP, розташований у районі пагорбів Маріуса. Ця ділянка місячної поверхні має складну вулканічну історію та може зберігати сліди процесів, що відбувалися мільярди років тому.
Майбутня місія реалізовуватиметься в межах програми Payloads and Research Investigations on the Surface of the Moon, або PRISM. Проєкт отримав назву GIMLI — Geophysical Instruments for Marius Lunar pit Investigation. Його завдання полягає не лише в тому, щоб сфотографувати западину, а й у безпосередньому дослідженні її внутрішньої будови за допомогою геофізичних приладів.
Що може бути під западиною Marius Hills Pit
Marius Hills Pit є великою заглибиною в регіоні, який сформувався під впливом давньої вулканічної активності. У минулому поверхнею Місяця могли текти потужні потоки базальтової лави. Коли верхні шари таких потоків охолоджувалися швидше, всередині могли залишатися розплавлені порожнини. Після завершення виверження лава витікала далі, а застиглий верхній шар перетворювався на своєрідний дах. Так могли виникати лавові труби.
На Землі подібні природні тунелі трапляються в районах вулканічної активності. На Місяці вони могли зберегтися значно краще, адже там практично немає вітру, води та активних геологічних процесів, які поступово руйнують породи на нашій планеті. Водночас місячні лавові труби можуть бути набагато масштабнішими за земні аналоги.
Дослідники вже знаходили орбітальні ознаки, які вказують на можливе існування підземних порожнин на Місяці. Незвичайні западини та провали можуть бути входами до тунелів, що простягаються під реголітом. Проте знімки з орбіти не дають остаточної відповіді, чи є під конкретним об’єктом порожнина, наскільки вона велика і чи має вона стабільну структуру.
Саме тому Marius Hills Pit становить особливий інтерес. Якщо під западиною справді розташована лавова труба, вона може відходити вглиб або вбік на значну відстань. Усередині такої структури можуть бути захищені шари порід, які не зазнали сильного впливу космічного випромінювання, мікрометеоритів і різких температурних коливань.
Для майбутнього освоєння Місяця підземні печери мають стратегічне значення. На поверхні супутника Землі немає щільної атмосфери, яка могла б захищати від сонячних спалахів і високоенергетичних частинок. Температура також змінюється надзвичайно різко: освітлені ділянки нагріваються, а під час тривалої ночі поверхня сильно охолоджується. Природна печера могла б частково захистити обладнання та людей від цих небезпечних умов.
Як NASA шукатиме місячну печеру
Місія GIMLI поєднає кілька методів дослідження. На поверхню Місяця планують доставити георадар, сейсмічні датчики та гравіметр. Окрему роль відіграватимуть камери, які зможуть детально зафіксувати поверхню, краї западини та її відкриті стіни.
Георадар надсилатиме сигнали в місячний ґрунт і реєструватиме їхнє відбиття від різних шарів. Якщо під поверхнею є порожнина, межа між породою та вакуумом має створити характерну відповідь. За допомогою таких даних науковці зможуть оцінити глибину можливого тунелю, його ширину та приблизну конфігурацію.
Сейсмічні прилади допоможуть дослідити, як механічні хвилі проходять крізь реголіт і тверді породи. Для цього система створюватиме контрольовані сейсмічні сигнали, а датчики фіксуватимуть швидкість і напрямок їхнього поширення. Порожні простори, тріщини та різні типи порід впливають на сейсмічні хвилі по-різному, тому їхній аналіз може дати детальну картину підземної структури.
Активна сейсміка особливо важлива для місії, адже раніше подібні дослідження на Місяці проводилися переважно за допомогою обладнання, встановленого астронавтами програми Apollo. GIMLI має повернути цю методику в планетарну науку, але вже з використанням сучасних приладів і комплексного підходу.
Гравіметр вимірюватиме локальні зміни сили тяжіння. Підземна порожнина має меншу густину, ніж навколишня порода, тому її присутність може спричиняти незначну гравітаційну аномалію. Саме поєднання гравіметричних вимірювань із даними георадара та сейсміки дозволить відрізнити справжню печеру від простої системи тріщин або нерівномірно сформованих шарів лави.
Камери ровера або посадкового апарата також матимуть важливе завдання. Фотографії стін Marius Hills Pit можуть показати, як розташовані шари застиглої лави, чи є на них ознаки обвалів і наскільки стабільними можуть бути краї западини. Візуальні спостереження доповнять дані приладів та допоможуть створити цілісну геологічну модель району.
У реалізації проєкту братиме участь Honeybee Robotics, яка входить до Blue Origin. Компанія відповідатиме за частину обладнання, координацію проєкту та інтеграцію наукових інструментів із посадковим модулем і ровером. Доставку апаратури здійснять у межах програми NASA Commercial Lunar Payload Services, що передбачає використання комерційних космічних апаратів для перевезення вантажів на місячну поверхню.
До наукової співпраці також долучиться Норвезьке космічне агентство, яке надасть георадар. Команду GIMLI очолює старший науковець і заступник директора Planetary Science Institute Тан Пуціг. У роботі беруть участь фахівці з кількох дослідницьких установ, які спеціалізуються на геофізиці, планетології, вулканології та космічній інженерії.
Чому відкриття лавової труби буде важливим
Якщо під Marius Hills Pit виявлять велику печеру, це стане важливим результатом не лише для вивчення Місяця, а й для планування майбутніх космічних місій. Підземні структури можуть розглядатися як природні укриття для місячних баз. Їхні товсті стіни здатні послаблювати вплив радіації, захищати від мікрометеоритів і зменшувати температурні коливання.
Водночас потенційна печера не буде готовим місцем для негайного будівництва поселення. Дослідникам доведеться перевірити міцність її стелі, ризик обвалів, наявність зручного входу та можливість транспортування всередину обладнання. Також важливо з’ясувати, чи є тунель достатньо просторим і чи не переривається він на коротких ділянках.
Навіть негативний результат місії матиме значну наукову цінність. Якщо GIMLI не знайде лавової труби, прилади допоможуть пояснити, як саме утворилася Marius Hills Pit. Вчені зможуть визначити, чи виникла западина через обвал верхніх шарів лави, вулканічний процес або поєднання кількох геологічних чинників.
Відкриті стіни западини дають змогу вивчити шари, які зазвичай приховані під місячним реголітом. Їхній аналіз може показати, у якій послідовності відбувалися виверження, як переміщувалися лавові потоки та скільки часу тривали періоди вулканічного спокою. Такі дані допоможуть точніше відтворити історію пагорбів Маріуса й загальний розвиток місячного вулканізму.
Підтвердження існування лавової труби також дозволить порівняти вулканічні процеси на Місяці та Землі. На нашій планеті лавові тунелі часто формуються під час вивержень базальтової лави, але місячні умови могли сприяти появі значно довших і стабільніших структур. Це дасть змогу краще зрозуміти, як низька гравітація та відсутність атмосфери впливають на рух і застигання розплавленої породи.
Місія GIMLI може стати важливим кроком у переході від дистанційних спостережень до детального польового дослідження Місяця. Її результати покажуть, чи є Marius Hills Pit входом у підземний світ, сформований давньою вулканічною активністю, або лише поверхневим геологічним утворенням. У будь-якому разі отримані дані допоможуть підготувати майбутні експедиції та оцінити, які природні ресурси й укриття можуть бути доступними для людини на місячній поверхні.