Nuo senų senovės urvai traukia žmones, jų tamsa yra kupina pavojų, tačiau paslaptis gilumoje vilioja Pitekantropą, šiuolaikinius mokslininkus ir turistus. Žemėje ištirta šimtai sausumos ir povandeninių urvų, tačiau laukia sunkesnis tikslas - olos kitose planetose. Tinklaraštininkas ir kosmonautikos populiarintojas Vitalijus „Žalioji katė“Jegorovas kalbėjo apie tai, kas laukia būsimų kosminių robotų.
Dauguma žinomų Žemės urvų susidarė dėl erozijos - sunaikinus uolienas, dažniausiai veikiamas vandens ir jame ištirpusių cheminių junginių. Tokios olos vadinamos karstinėmis olomis. Vulkaniniuose regionuose yra paplitusios lavos kilmės požeminės ertmės - kupolai ir vamzdžiai. Skirtingai nuo karstinių urvų, kurių susiformavimas trunka tūkstančius ar milijonus metų, ugnikalnių urvai susidaro gana greitai, išsiveržimo ir aktyvaus lavos išsiliejimo laikotarpiu.
Vulkaniniai urvai
Lavos vamzdis yra ilgas, natūraliai atsirandantis tunelis, kartais iki dešimčių kilometrų ilgio, plokščiomis grindimis ir skliautinėmis lubomis. Vamzdis susidaro išsiveržus gana skystai ir klampiai bazaltinei lavai. Išsiskleidusi iš šaltinio lavos srautas pradeda vėsti, o viršutinė pluta pirmiausia sustingsta, po kuria srautas tęsiasi. Dėl vulkaninių dujų išsiskyrimo tarp „stogo“ir upelio susidaro ertmė, kuri išdžiūvus srautui plečiasi. Rezultatas - tikras „metro“, tinkamas vaikščioti. Padidėjęs vulkaninių dujų slėgis sukelia antrinį vamzdžio skliautų tirpimą, todėl kartais jis yra padengtas lavos stalaktitais.
Vulkanizmas žinomas ir kitose planetose.
Pagal daugybę netiesioginių ženklų galima daryti prielaidą, kad Veneros ugnikalniai vis dar išsiveržia ir dėl ten tvyrančių karščių jų lava vėsta daug lėčiau, o tai reiškia, kad srautai bus daug platesni. Taip pat daroma prielaida, kad dėl sieros junginių Veneros lavos lydymosi temperatūra yra žemesnė nei Žemės, ir tai dar labiau prisideda prie lavos srautų judėjimo.
Marsas yra žinomas dėl milžiniškų ugnikalnių - tačiau dabar visi jie užmigo, tačiau prieš tai tūkstančius kvadratinių kilometrų paviršiaus pavyko užlieti bazaltine lava.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Mėnulis vienu metu taip pat patyrė aktyvų periodą, susijusį tiek su asteroidų bombardavimu, tiek su vidine tektonine veikla. Didžiules mėnulio platybes užlieja lavos srautai, kuriuos mes vadiname jūromis.
Mokslininkai spėjo, kad Mėnulyje ir Saulės sistemos planetose turėtų būti lavos urvai jau XIX amžiuje, tačiau pirmųjų atradimų teko laukti iki kosmonautikos eros pradžios.
Sugriuvę lavos vamzdeliai Pavlina kalno ugnikalnio šlaituose vaizde iš palydovo „Mars Express“.
Marso urvai
Marso ugnikalnių šlaituose sugriuvusius vulkaninius vamzdžius 1970-aisiais aptiko automatinė tarpplanetinė stotis „Viking“.
Po trisdešimties metų „Mars Odyssey“palydovas užfiksavo pirmąsias smegduobes, kurios nurodė, kad vis dar esančios olos laukia jų speleologų. Atokių panardinimų skersmuo siekia 250 metrų. Dauguma jų buvo rasti Tarsio aukštumos skydinių ugnikalnių šlaituose. Šiuolaikinis „Mars Reconnaissance Orbiter“, naudodamasis didelės raiškos teleskopu „HiRISE“, galėjo pažvelgti į Marso gelmes, kiek įmanoma toliau nuo orbitos.
Smegduobė į lavos urvą ant marsiečio ugnikalnio Askriyskaja MRO palydovinis vaizdas.
Marso urvai mokslininkus traukia dėl kelių priežasčių. Dėl plonos atmosferos visas planetos paviršius yra apšvitinamas saulės ultravioletinių spindulių ir bombarduojamas kosminių įelektrintų dalelių, todėl mikrobų gyvybės ar net sudėtingų organinių junginių egzistavimas viršutiniuose dirvožemio sluoksniuose yra mažai tikėtinas. Saugant urvų skliautus, jų išsaugojimo tikimybė dramatiškai padidėja - net jei paties gyvenimo ten jau nėra, jo palaikai gulės daug ilgiau. Taip pat gali būti, kad Marso urvuose bus vandens ledo ir kitų junginių, kurie yra lakesni atviroje vietovėje.
Drąsiausi svajotojai teigia, kad Marso olos gali tapti prieglobsčiu pirmosioms žmonių bazėms ir gyvenvietėms - apsauga nuo radiacijos ir vandens tiekimo bus naudinga būsimiems kolonistams. Nors daugybė veiksnių rodo, kad Marso vulkaniniai urvai nėra pati tinkamiausia vieta gyventi. Visi jie yra vulkaniniuose šlaituose kelių kilometrų aukštyje virš lygumos. Tuo tarpu nusileisti aukšto lygio regionuose sunku dėl per plono atmosferos sluoksnio. Atmosfera padeda taupyti degalus stabdant tūpimo metu, todėl sunkiausias erdvėlaivis bando skęsti giliausiose Marso vietose. Tos pačios atmosferos dėka žemumos yra geriau apsaugotos nuo radiacijos. Taip pat buvo tiriamos vandens ledo sankaupos ant paviršiaus, taip pat ir giliausios Marso įdubos - Hellas slėnio apylinkėse. Todėl,kol bus patvirtinta, kad Marso urvuose yra biogeninių ar kitų mineralų, patartina juos ištirti robotinėmis priemonėmis.
Svarbus veiksnys, trukdantis Marso speleologijos plėtrai, yra planetos saugumo reikalavimai. Jei yra tikimybė išsaugoti hipotetinį Marso gyvenimą urvuose, tada tyrėjas turi būti 100 procentų sterilus, kad neįtrauktų fantastinio „Marso kronikų“scenarijaus tikimybės, kai vienas žemiškas čiaudulys nužudė didelę civilizaciją. Šiandien neįmanoma užtikrinti visiško erdvėlaivio Žemėje sterilumo, o mūsų mikrobai sugeba atlaikyti skrydžio į kosmosą sąlygas. Todėl marsiečiai nežiūri, kad netyčia jų nesunaikintų.
Mėnulio urvai
Tačiau planetos saugumo doktrina netrukdo aplankyti mėnulio urvus. Tuščiaviduris mėnulis ne kartą tapo fantastiškų darbų scena. Nors realybė toli gražu nėra grožinė literatūra, ji taip pat skatina romantikus. Mėnulio urvai egzistavo ilgą laiką, tačiau tiesioginis patvirtinimas buvo tik 2009 m. Pirmą kartą Japonijos robotų stotis „Kaguya“atrado neįprastus kraterius, neturinčius apskrito pylimo ir jokio vidinio išmetimo ženklo. Jų skersmuo siekė 100 metrų, o gylis atrodė toks reikšmingas, kad šoniniai saulės spinduliai paprasčiausiai nepasiekė dugno. Amerikiečių zondas „Lunar Reconnaissance Orbiter“galėjo daug išsamiau išnagrinėti kritimus skirtingu paros metu, įvertinti ne tik dugno ir jo turinio gylį, bet ir šoninių sienelių struktūrą ir net pažvelgti po arkomis.
Nesėkmė į požeminę ertmę Ramybės jūroje. LRO palydovinė apklausa.
Nesėkmė į požeminę ertmę Ramybės jūroje. LRO palydovinė apklausa.
Arizonos universiteto mokslininkų grupė sukūrė specialų „PitScan“algoritmą, kuris pusiau automatiniu režimu ieškojo skylių mėnulio paviršiaus urvuose ir jų rado daugiau nei du šimtus. Jas galima suskirstyti į tris sąlygines grupes:
- lavos kanalų gedimai, ištekėję ugnikalnių išsiveržimų metu;
lavos ertmės, susidariusios dėl lydalo, susidariusio dideliuose krateriuose nukritus dideliems asteroidams;
- ertmės mėnulio jūrose.
Mariaus kalvų vulkaninėse aukštumose, ties pusiauju, matomos mėnulio pusės vakaruose, buvo galima pamatyti skylę tariamame lavos vamzdyje. Iš palydovų ten aiškiai matomas lavos srauto kanalas, besitęsiantis nuo vulkano žiočių keliasdešimt kilometrų. Maždaug 25 kilometrų atstumu nuo kraterio užšalusiame upelyje matoma skylė. Arba meteoritas jį padarė, arba „stogas“įgriuvo pats, bet dabar matosi 80 metrų pločio ir 45 metrų gylio skylė. Upelio plotis skylės vietoje siekia 800 metrų, o prieš srovę - iki vieno kilometro, todėl pagal žemiškus standartus gali būti milžiniškas tunelis.
Purdue universitete buvo atliktos skaitinės simuliacijos, pagal kurias bazaltinės lavos stiprumas ir mažas mėnulio sunkumas leidžia išsaugoti skliautus tuneliuose, kurių plotis siekia iki kilometro, o salėse iki penkių kilometrų pločio kelių šimtų metrų gylyje. Duomenys apie Mėnulio gravitacinį lauką, gauti naudojant GRAIL zondus, padėjo palyginti modeliavimą su realybe. Mokslininkai paėmė GRAIL rodmenis virš galimos ertmės Mariaus kalvose ir bandė rasti panašių duomenų, gautų kitur. Taigi pavyko rasti iki dešimties „parašų“apie galimas mėnulio ertmes, kurių dalis yra 100 kilometrų ilgio ir kelių kilometrų pločio. Daugiausia jų yra po mėnulio jūromis.
Iš tiesų buvo atrastos kelios skylės Mėnulio jūrose, tačiau jos nesutampa su tomis galimomis tuštumomis, kurios buvo apskaičiuotos pagal gravitacijos lauko nuokrypius. Tačiau viena ramybės jūros skylė, esanti apie 400 kilometrų į šiaurės rytus nuo „Apollo 11“nusileidimo vietos, yra didžiausia ir giliausia palydovo pagalba. Skylės skersmuo yra apie 100 metrų, o gylis - iki 100 metrų. Netoliese nėra lavos kanalų ar vulkaninių kupolų, kurie galėtų rodyti tunelio buvimą, tačiau tokį buvimą vis tiek galima manyti.
Ši skylė mokslininkams įdomi ne tik dėl to, kas gali būti paslėpta jos dugne, bet ir dėl jos sluoksniuotos struktūros, kuri matoma ant stačių skylės sienų. Šie sluoksniai mokslininkams rodo, kad lavos jūra susidarė dėl daugybės lavos išsiliejimų, kai kurie iš jų buvo gana ploni, iki vieno metro.
Skylė ramybės jūroje išlieka viena iš tinkamiausių vietų nusileisti robotui ir tirti urvą iš vidaus. Tačiau iki šiol ne viena kosmoso agentūra planuoja kurti mėnulio speleologinius robotus. „Apollo 15“astronautai, kurie tyrinėjo Hadley Rillo kanjono šlaitus, kurie, pasak vienos hipotezės, kadaise buvo lavos vamzdelis, bet vėliau visiškai sugriuvo, arčiausiai Mėnulio lavos vamzdelių paslapčių.
„Apollo 15“įgulos vadas Davidas Scottas Hadley Rill slėnio fone. Mėnulio modulio piloto Jameso Irwino nuotrauka.
Tarpplanetinės speleologijos ateitis
Tuo tarpu Žemėje ruošiami būsimi Mėnulio ir Marso urvų tyrimai. Mūsų planetoje galima tyrinėti ir aplankyti daugybę vulkaninių urvų, kurie leidžia pristatyti visus tarpplanetinės speleologijos kompleksus. Rusijoje lavavamzdžiai ir urvai žinomi Kamčiatkoje. Vienas iš maždaug 100 metrų ilgio lavos vamzdžių yra Gorely ugnikalnio kalderoje. Ši ola yra gana senovinė, palikta po išsiveržimo prieš du tūkstančius metų. Joje galite jaustis kaip Marso tyrinėtojas, nes temperatūra artima nuliui ir masyvus ledynas, iš dalies blokuojantis įėjimą.
Tolbachiko ugnikalnio lavos urvas, suformuotas išsiveržus 2012–2013 m.
Kelios olos buvo suformuotos išsiveržus Tolbachiko ugnikalniui 2012–2013 m. Šie urvai yra vaizdingesni, lubas dengia ryklių dantų lavos stalaktitai, ant lubų laša druska, o ant grindų auga stalagmitai. Čia vis dar išlieka aušančios lavos šiluma, arbatą vis dar galima virti ant karštų įtrūkimų, o kai kurios olų šakos lankytojams nepasiekiamos dėl aukštos temperatūros.
Nepaisant akivaizdaus mokslinio susidomėjimo tyrinėti svetimus urvus, iki šiol nė viena kosmoso agentūra nepažeidė jų paslapčių. Techninis tokio tyrimo įgyvendinimas tebėra rimta kliūtis šiame kelyje. Zondą reikės arba pasodinti tiksliai skylės apačioje, arba aprūpinti laipiojimo įranga, leidžiančia nusileisti vertikalia siena. Vien to pakanka visam vystymuisi sustabdyti - sudėtingumas yra per didelis, taigi ir rizika. Toliau urvo tamsoje turėsite aprūpinti energiją robotu, o svarbiausia - valdyti ir palaikyti ryšį be tiesioginio radijo matomumo.
Tyrinėjant kosmosą, pirmenybė visada teikiama labai patikimiems projektams, žadantiems ilgalaikį unikalių duomenų tiekimą, todėl urviniai robotai vis dar praranda konkurenciją palydovams ir teleskopams. Tik kelios privačios „Google Lunar XPRIZE“konkurso dalyvių komandos paskelbė, kad jų plėtra leis tirti mėnulio urvus. Amerikos astrobotikų komanda ir japonas Hakuto savo taikiniais paskyrė mėnulio urvus, tačiau, kol jų zondai liks Žemėje, jiems reikės nueiti tik 500 metrų per Mėnulį, kad gautų pergalę. Atsižvelgiant į Mėnulio urvų retumą ir tikslaus nusileidimo sunkumus, mažai tikėtina, kad komandos pirmą kartą galės pasiekti mėnulio ertmes.