Иногда все, что вам нужно для нового открытия, — это творческая математика. Именно так обстояло дело с новой статьей Эдварда Уильямса и Лорана Монтези с факультета геологии Университета Мэриленда. В прошлом месяце на Лунной и планетарной научной конференции они опубликовали краткий доклад, в котором описывается математический способ оценки размера лавовой трубки с использованием только методов дистанционного зондирования.
Критической отправной точкой стало открытие того, что высота гребня поверхности над лавовой трубкой пропорциональна кубу высоты крыши лавовой трубки. На Земле было подробно изучено множество лавовых трубок, и эти исследования легли в основу этого уравнения.
Однако до сих пор не было никакой связи между толщиной крыши и деталями формы самого лавового туннеля. Приступаем к физическому моделированию: авторы использовали программу физического моделирования (COMSOL Multiphysicals) для моделирования различной высоты крыш на основе различных характеристик туннелей.
Большим отличием была форма самого туннеля – они сосредоточились на двух стилях. Один из них, известный как «лакколит», представлял собой прямоугольник, тогда как большинство людей, рассматривая лавовые трубы, подумали бы о стиле полуэллипса. Программа моделирования также должна была учитывать такие вещи, как прочность материала реголита, а также давление внутри самого туннеля, которое обычно соответствовало внешнему атмосферному давлению в практически безвоздушных мирах, таких как Луна и Марс, при условии, что существует дыра, соединяющая это в большую атмосферу.
Уравнение, которое в конечном итоге нашли авторы, использует некоторые причудливые расчеты и выходит за рамки этой статьи. Тем не менее, их модель, похоже, соответствует данным для большинства смоделированных лавовых пещер, в том числе и на Земле.
Чтобы доказать это, они применили свою модель к известной пещерной структуре на Земле. Пещера Валентина, расположенная в Национальном памятнике «Лавовые пласты» в Калифорнии, десятилетиями изучалась исследователями НАСА как аналог пещер, найденных на Луне и Марсе. Эти исследования привели к точным оценкам высоты пещер и гребней с использованием таких методов, как LIDAR.
Применяя свою новую модель и используя известную высоту гребня Пещеры Валентина, авторы обнаружили, что высота трубы находится в пределах 0,07 м от фактической высоты Пещеры. Неплохо для расчета высоты только по высоте конька, что является видимым внешне признаком.
Очевидный следующий шаг — попытаться оценить высоту лавовых трубок на соседних с нами планетных телах. По крайней мере, некоторые удаленные обсерватории вокруг Луны и Марса должны быть способны оценивать высоту гребней со своих орбитальных позиций. Затем команде предстоит оценить, как может выглядеть внутренняя часть трубки. К сожалению, вероятно, пройдет некоторое время, прежде чем люди или роботы-исследователи войдут в одну из этих труб, чтобы подтвердить оценки автора. Но предложений и на этот счет немало – и однажды, несомненно, кто-то или что-то действительно ступит внутрь одного из этих древних геологических образований.
Узнать больше:
Уильям и Монтези – ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ И ФОРМЫ ЛАВОВОЙ ТРУБКИ ПО ТОПОГРАФИИ
UT – Пришло время изучить лунные лавовые трубы. Вот миссия, которая может помочь
UT – Будущие марсианские вертолеты смогут исследовать лавовые трубы
UT – Лавовые трубы на Луне поддерживают внутри комфортную комнатную температуру
Ведущее изображение:
Лавовая трубка на Марсе
Кредит – НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/Университет Аризоны.
