Marsianische Lavaröhren

Längsschnitt einer marsianischen Lavaröhre mit Skylight

Eine Übersetzung des englischen Wikipedia-Artikels Martian lava tubes, zu dem es noch keine deutsche Wiki-Version gibt. Übersetzt von Deep Roots.

 

Marsianische Lavaröhren sind natürliche, unter der Oberfläche befindliche Lavaröhren-Höhlen auf dem Mars, von denen man glaubt, daß sie sich als Ergebnis schnellfließender basaltischer Lavaströme in Verbindung mit Schildvulkanismus bilden. Lavaröhren entstehen für gewöhnlich, wenn die äußere Oberfläche der Lavakanäle schneller abkühlt und eine ausgehärtete Kruste über Lavaflüssen im Untergrund bildet. Der Fluß hört schließlich auf und entleert sich aus der Röhre, wobei er einen rohrförmigen leeren Raum hinterläßt, der gewöhnlich mehrere Meter unter der Oberfläche liegt. Lavaröhren treten typischerweise in Verbindung mit extrem fließfähiger Pāhoehoe-Lava auf. Die Schwerkraft auf dem Mars beträgt etwa 38 % jener der Erde, was ermöglicht, daß marsianische Lavaröhren vergleichsweise viel größer sind.

Querschnitt einer marsianischen Lavaröhre

Entdeckung und Zugang

Lavaröhren und damit verwandte Fließstrukturen wurden erstmals bei der Untersuchung von Bildern der Viking-Orbiter erkannt und später unter Verwendung von Orbiter-Bildern von Mars Odysssey, Mars Global Surveyor, Mars Express und Mars Reconnaissance Orbiter identifiziert. Lavaröhren können visuell auf zwei Arten aufgespürt werden. Die erste sind als „Rillen“ bekannte gewundene Mulden, von denen man glaubt, daß sie die Überreste eingestürzter Lavaröhren sind. Die zweite Methode der möglichen Identifizierung ist die durch Beobachtung von Höhlen-„Skylights“ oder Pitkrater oder Schachtkrater, die als dunkle, nahezu kreisrunde Gebilde auf der Marsoberfläche erscheinen. Im Juni 2010 half eine Gruppe von Wissenschaftsstudenten an der Evergreen Middle School in Cottonwood, Kalifornien, die am Mars Student Imaging Project teilnahmen, den Forschern bei der Entdeckung einer neuen Reihe von Lavaröhren nahe Pavonis Mons, indem sie ein Skylight identifizierten, das auf einen Durchmesser von 190 x 160 Meter und mindestens 115 Meter Tiefe geschätzt wird. Es ist erst das zweite Skylight, von dem man weiß, daß es mit diesem Vulkan in Verbindung steht. Zusätzlich zu Bildern aus der Umlaufbahn könnten Lavaröhren aufgespürt werden durch:

  • Bodenradar
  • Gravimetrie
  • Magnetometermessungen
  • Seismographie
  • Atmosphärische Effekte
  • Lidar
  • Infrarot
  • Erforschung durch Menschen oder Roboter

Gewundene Kette von Einsturzgruben, die in einen durchgehenden, nicht eingestürzten Abschnitt einer lunaren Lavaröhre übergehen. Die Kette ist etwa 50 km lang.

Es hat ein gesteigertes Interesse an der Identifizierung und Untersuchung von Lavaröhren gegeben, weil Wissenschaftler dadurch Informationen hinsichtlich der geologischen, paläo-hydrologischen und vermuteten biologischen Geschichte des Planeten geben könnte. In einer Aussage über lunare Lavaröhren erklärt Dr. William „Red“ Whittaker, der Leiter von Astrobotic Technology: „Etwas so Einzigartiges an den Lavaröhren ist, daß sie das eine Ziel sind, das die Dreierkombination aus Wissenschaft, Erkundung und Ressourcen vereinigt.“ Zugang zu nicht eingestürzten Abschnitten von Lavaröhren kann erreicht werden, indem man am Ende der Rille hineingeht, oder durch Skylights, oder möglicherweise indem man durch die Decke einer Lavaröhre bohrt oder sprengt. Die anfängliche Erkundung von Lavaröhren wird höchstwahrscheinlich mit Rovern erfolgen, aber da wird es viele Herausforderungen geben. Direkt unter traditionellen Skylights gibt es große Schutthaufen (wie im ersten Bild zu sehen), die für den Rover zu einem extremen Hindernis werden könnten. Der tiefe senkrechte Fall, den der Rover ausführen müßte, wäre ebenfalls zu berücksichtigen, wie auch die Fähigkeit des Rovers, mit Geräten an der Oberfläche oder im Orbit in Verbindung zu bleiben. Fehlendes Sonnenlicht könnte ebenfalls ein Problem sein, falls Solarenergie die Hauptenergiequelle des Rovers ist.

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Sehr clever! Lunar Reconnaissance Orbiter sieht riesiges Lavaröhren-Skylight im Mare Ingenii

Diese Grube im Mare Ingenii, dem „Meer der Begabung“, hat einen Durchmesser von etwa 130 Meter! Die Bildbreite beträgt 550 Meter, die Beleuchtung kommt von oben rechts. LROC-Bild: NAC M128202846LE; NASA/Goddard/Arizona State University

Von Nancy Atkinson, übersetzt von Deep Roots. Das Original Very clever! LRO views huge lava tube skylight in Mare Ingenii erschien im Juni 2010 auf „Universe Today“ (die Kommentare darunter beginnen am 17. Juni 2010) und wurde zuletzt am 24. Dezember 2015 aktualisiert.

Ist dies ein Fenster ins Innere des Mondes und ein Eingang zu einem potentiellen zukünftigen Mondhabitat? Die Kamera des Lunar Reconnaissance Orbiter hat einen genaueren Blick auf etwas geworfen, das für ein Skylight in eine Lavaröhre im Mare Ingenii (Meer der Begabung), einem der wenigen Mare auf der Rückseite des Mondes, gehalten wird. Dieses Skylight ist riesig – etwa 130 Meter im Durchmesser – und ist wahrscheinlich das Ergebnis einer teilweise eingestürzten Lavaröhre. Aber Mondgeologen erwarteten wirklich nicht, ein ungewöhnliches Gebilde dieser Art in dieser Region zu sehen. Zuvor wurde ein Skylight, oder eine offene Grube, in der Region Marius Hills im Ozean der Stürme auf der Mondvorderseite gefunden, die voller vulkanischer Kuppeln und Rillen ist, wo eine Lavaröhre entstehen könnte. Jedoch werden vulkanische Strukturen dieser Art im Mare Ingenii nicht gefunden. LRO wird definitiv zusätzliche Blicke auf diese Grube werfen.

Das japanische Raumfahrzeug SELENE/Kaguya entdeckte erstmals dieses unregelmäßig geformte Loch, das im oberen Bild mit der Auflösung der LRO-Kamera von 0,55 m pro Pixel zu sehen ist. Die Felsblöcke und der Schutt auf dem Boden der Grube sind teilweise beleuchtet (linker Teil der Grube), entstanden wahrscheinlich an der Oberfläche und fielen beim Einsturz durch die Grubenöffnung.

Der Pfeil zeigt die Lage der Grube. „S“ zeigt einen der zahlreichen lunaren „Swirls“ an, die in dieser Region liegen. Das Bild ist Teil eines Mosaiks der LROC WAC [Lunar Reconnaissance Orbiter Camera Wide Angle Camera?], Auflösung 200 m pro Pixel; Bildbreite 160 km. Bild: NASA/Goddard/Arizona State University

Dies könnte aus mehreren Gründen ein wichtiger Fund sein. Lavaröhren sind wichtig für das Verständnis dessen, wie Lava auf dem frühen Mond transportiert wurde, aber sie könnten auch ein Zuhause für zukünftige menschliche Forscher bieten. Diese auf der Mondrückseite wäre ein großartiger Ort, um eine Basis für zukünftige Teleskope einzurichten, die für Beobachtungen von der Rückseite des Mondes aus hinaus ins Universum vorgeschlagen werden. Die Mondoberfläche ist ein harscher Ort, dem menschlichen Körper tut es nicht gut, wenn er der ständigen Strahlung ausgesetzt ist, die in der atmosphärelosen Umwelt des Mondes vorhanden ist. Eine langfristige menschliche Präsenz würde funktionieren, wenn Astronauten den Großteil ihrer Zeit abgeschirmt im Untergrund verbringen könnten. Während das Graben eines ausreichend großen Loches für eine ganze Mondkolonie eine riesige technische Herausforderung wäre, könnten diese Lavaröhren fertige Standorte für eine gut abgeschirmte Basis bieten.

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Kaguya entdeckt Lavaröhre auf dem Mond

Von Ryan Anderson, übersetzt von Deep Roots. Das Original Kaguya Discovers Lava Tube on the Moon erschien im November 2009 auf „Universe Today“ (die Kommentare darunter beginnen am 25. November 2009) und wurde zuletzt am 24. Dezember 2015 aktualisiert.

Zukünftige Mondastronauten könnten ihre Höhlenforscherfähigkeiten aufpolieren wollen: die erste Lavaröhre ist auf dem Mond entdeckt worden.

In einem neuen Artikel, der in Geophysical Research Letters veröffentlicht wurde, berichten Junichi Haruyama und Kollegen, daß sie in hochaufgelösten Bildern vom Raumfahrzeug Kaguya ein mysteriöses Loch in der Mondoberfläche entdeckt haben. Das Loch hat einen Durchmesser von 65 Metern und liegt in der vulkanischen Region Marius Hills auf der Mondvorderseite, direkt in der Mitte einer langen Sinusrille. Man denkt, daß Sinusrillen durch fließende Lava geformt wurden, entweder an der Oberfläche oder in umschlossenen Lavaröhren.

Natürlich gibt es eine Menge Arten, wie ein Loch in der Mondoberfläche entstehen kann. Die naheliegendste ist ein Einschlag: der Mond ist im Laufe der Jahre von Steinen aus dem Weltraum buchstäblich in Stücke geschlagen worden. Könnte dieses Loch nicht ein frischer Einschlagkrater sein? Nichts da. Das Haruyama-Team beobachtete das Loch neun separate Male, unter verschiedenen Beleuchtungswinkeln, und sogar als die Sonne direkt darüber stand, sah es großteils schwarz aus, was darauf hindeutet, daß es sehr tief ist. Sie berechnen eine Tiefe von um die 88 Meter, daher ist das Loch tiefer als breit. Kein Einschlagkrater ist so.

Vier verschiedene Ansichten des Lavaröhren-Skylights bei verschienenen Sonnenstandswinkeln. Die Pfeile zeigen die Richtung des einfallenden Sonnenlichts (I) und der Kamerablickrichtung (V). Bild: JAXA/SELENE

Eine weitere Möglichkeit ist, daß das Loch durch irgendeinen Vulkanausbruch entstand, aber es gibt keine Anzeichen vulkanischer Ablagerungen wie Lavaflüsse oder Asche aus dem Loch. Das Loch ist isoliert, daher ist es auch nicht wahrscheinlich, daß es aufgrund eines Bruchs in der Mondkruste entstand – man würde erwarten, daß solch ein Bruch eine Kette von Löchern bilden würde.

Das Haruyama-Team schlußfolgerte, daß die wahrscheinlichste Erklärung die ist, daß das von ihnen entdeckte Loch ein „Skylight“ ist – eine Stelle, wo das Dach einer Lavaröhre einstürzte, entweder als die Lava abfloß, die die Röhre ausfüllte, oder später in der Geschichte des Mondes aufgrund eines Einschlags, eines Mondbebens oder von Gezeitenkräften der Erde. Falls es eine Lavaröhre ist, zeigen ihre Berechnungen auf Basis der mehreren Bilder des Loches, daß die Röhre 370 Meter breit sein könnte.

Lavaröhren sind wichtig für das Verständnis dessen, wie Lava auf dem frühen Mond transportiert wurde, aber sie sind nicht nur eine wissenschaftliche Kuriosität: sie könnten auch eine wertvolle Zuflucht für zukünftige menschliche Forscher bieten. Die Oberfläche des Mondes wird vor der harten Strahlung des Weltraums nicht durch ein Magnetfeld oder eine dichte Atmosphäre geschützt, daher wäre eine langfristige menschliche Präsenz am besten machbar, wenn Astronauten den Großteil ihrer Zeit abgeschirmt im Untergrund verbringen könnten. Ein Loch zu graben, das groß genug ist, daß eine ganze Mondkolonie hineinpaßt, wäre eine riesige technische Herausforderung, aber Lavaröhren könnten fertige Standorte für eine gut abgeschirmte Basis sein, was zukünftige Astronauten zu den technologisch fortschrittlichsten Höhlenbewohnern der Geschichte machen würde.

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Siehe auch:

Lavaröhren sicher genug für Mondbasis von Paul Rincon

Sehr clever! Lunar Reconnaissance Orbiter sieht riesiges Lavaröhren-Skylight im Mare Ingenii von Nancy Atkinson

Lavaröhre (Wikipedia)

Lava tube (Wikipedia englisch)

Lunar lava tubes (Wikipedia)

Marsianische Lavaröhren (Wikipedia-Übersetzung)

Lunar Pits Could Shelter Astronauts, Reveal Details of How ‚Man in the Moon‘ Formed von Bill Steigerwald

There could be lava tubes on the moon, large enough for whole cities von Matt Williams

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Neue Kommentarpolitik auf „Morgenwacht“: Wie bereits hier unter Punkt 1 angekündigt, am Schluß dieses Kommentars wiederholt als Absicht geäußert und in diesem Kommentar endgültig festgelegt, werden neue Kommentatoren nicht mehr zugelassen und sind die Kommentarspalten nur noch für die bereits bekannte Kommentatorenrunde offen.

Lavaröhren sicher genug für Mondbasis

Lava tubes safe enough for Moon base erschien am 19. März 2015 auf BBC News.

Diese Lavaröhre befindet sich auf Hawaii, aber solche Gebilde könnten auf dem Mond noch größer sein.

Natürliche Tunnel, genannt Lavaröhren, könnten dauerhafte Basen auf dem Mond sicher beherbergen, haben Wissenschaftler gesagt.

Die vulkanischen Untergrundstrukturen sind bereits zuvor als ideale Stätten für menschliche Siedlungen vorgeschlagen worden. Wissenschaftler haben nun bewertet, wie stabil diese Gebilde sein könnten, und fanden heraus, daß Röhren im Ausmaß von 1 km und größer strukturell solide wären. Sie könnten vor den Herausforderungen der lunaren Umwelt schützen.

Details der Arbeit wurden bei der 46. Lunar and Planetary Science Conference (LPSC) in Texas präsentiert.

Im Unterschied zur Erde fehlt dem Mond eine dichte Atmosphäre und ein Magnetfeld zum Schutz vor kosmischer Strahlung. Das Fehlen eines atmosphärischen Puffers bedeutet auch, daß die Oberfläche des Mondes häufigere Meteoriteneinschläge und größere Temperaturextreme erfährt. Zum Beispiel kann die Oberflächentemperatur des Mondes im Laufe eines lunaren Tages um mehrere hundert Grad Celsius variieren.

Höhleneingänge wie dieser im Mare Tranquilitatis könnten sich in Lavaröhren öffnen.

Aber die Unterbringung von Stützpunkten im Untergrund, innerhalb von Lavaröhren, könnte eine Abschirmung gegen diese Risiken bieten.

Man erwartet, daß die lunaren Tunnel wegen der niedrigeren Schwerkraft des Mondes größer sind als diejenigen, die bereits auf unserem Planeten entdeckt wurden. Niemand hat bisher definitiv ein Beispiel auf dem Mond entdeckt, aber Raumfahrzeuge haben „Skylights“ genannte Eingänge entdeckt, die sich in Lavaröhren öffnen könnten.

Unter Nutzung existierender Daten haben David Blair und Kollegen von der Purdue University in West Lafayette Computermodellierungen zur Bestimmung der Stabilität lunarer Lavaröhren mit unterschiedlichen Weiten, Dachformen und Dachdicken eingesetzt.

„Es ist die erste moderne Neubewertung dessen, wie stabil diese sein können“, sagte er BBC News. Er fand heraus, daß Tunnel mit Breiten von 1 km und größer unter der Mondoberfläche bestehen bleiben könnten.

Lunare Lavaröhren sollten bis zu einer Breite von 5 km stabil sein.

Auf seinem Poster bei der Tagung präsentierte er ein Diagramm, das seine Heimatstadt Philadelphia in einer Lavaröhre mit einer Breite von 5 km – die man als das ungefähre theoretische Maximum für Stabilität befand – zeigte.

Man denkt, daß sich die Untergrundstrukturen während basaltischer Lavaströme in der Geschichte des Mondes gebildet haben. Wenn die obere Schicht des Lavaflusses abkühlt und erhärtet, kann geschmolzenes Gestein darunter weiterhin fließen. Sobald dieses abfließt, kann es einen Hohlraum zurücklassen.

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