Jame že od nekdaj privlačijo ljudi, njihova tema je polna nevarnosti, a skrivnost v globinah privlači tako Pithecanthropus, sodobne znanstvenike kot turiste. Na Zemlji so preučevali na stotine kopenskih in podvodnih jam, vendar se obeta težji cilj - jame na drugih planetih. Bloger in popularizator kozmonavtike Vitaly "Green Cat" Yegorov je spregovoril o tem, kaj čaka prihodnje vesoljske jamarje.
Večina znanih zemeljskih jam je nastala kot posledica erozije - uničenja kamnin, običajno pod vplivom vode in v njej raztopljenih kemičnih spojin. Takšne jame imenujemo kraške jame. V vulkanskih regijah so razširjene podzemne votline lavinskega izvora - kupole in cevi. Za razliko od kraških jam, ki nastanejo na tisoče ali milijone let, vulkanske jame nastanejo precej hitro, v obdobju izbruha in aktivnega izliva lave.
Vulkanske jame
Cev za lavo je dolg, naravno prisoten predor, včasih dolg tudi do deset kilometrov, z ravnimi tlemi in obokanim stropom. Cev nastane med izbruhom precej tekoče in viskozne bazaltne lave. Ko se lava razširi od izvira, se začne ohlajati in najprej se strdi zgornja skorja, pod katero se tok nadaljuje. Zaradi izpuščanja vulkanskih plinov med "streho" in potokom nastane votlina, ki se ob izsušitvi potoka razširi. Rezultat je prava "podzemna železnica", primerna za hojo. Povečan tlak vulkanskih plinov vodi do sekundarnega taljenja obokov cevi, zato je včasih prekrit s kapniki lave.
Vulkanizem je znan tudi na drugih planetih.
Glede na vrsto posrednih znakov lahko domnevamo, da vulkani Venere še vedno izbruhnejo in se zaradi tamkajšnje vročine njihova lava ohladi veliko počasneje, kar pomeni, da bodo tokovi precej širši. Predpostavlja se tudi, da je zaradi žveplovih spojin temperatura taljenja veneriske lave nižja od zemeljske, kar še dodatno prispeva k gibljivosti tokov lave.
Mars je znan po svojih orjaških vulkanih - zdaj pa so vsi že zaspali, pred tem pa jim je z bazaltno lavo uspelo poplaviti tisoče kvadratnih kilometrov površine.
Promocijski video:
Luna je nekoč doživljala tudi aktivno obdobje, povezano z bombardiranjem asteroidov in notranjo tektonsko aktivnostjo. Prostrana Luna so poplavljena s tokovi lave, ki jim pravimo morja.
Znanstveniki so že v 19. stoletju ugibali, da bi na Luni in planetih osončja morale biti jame z lavo, a na prva odkritja je bilo treba počakati do začetka ere kozmonavtike.
Zrušene cevi lave na pobočjih vulkana Mount Pavlina na sliki s satelita Mars Express.
Marsove jame
Zrušene vulkanske cevi na pobočjih marsovskih vulkanov je v 70. letih prejšnjega stoletja odkrila avtomatska medplanetarna postaja Viking.
Trideset let kasneje je satelit Mars Odyssey zajel prve vrtače, ki so nakazovale še vedno obstoječe jame, ki čakajo na svoje jamarje. Premer zevajočih potopov doseže 250 metrov. Največ jih je bilo najdenih na pobočjih ščitastih vulkanov v visokogorju Tarsis. Sodobni Mars Reconnaissance Orbiter je s pomočjo teleskopa HiRISE z visoko ločljivostjo lahko gledal v črevesje Marsa, kolikor je bilo mogoče od orbite.
Vrtača v jamo lave na marsovskem vulkanu Gora Askriyskaya. Satelitska slika MRO.
Marsovske jame privabljajo znanstvenike iz več razlogov. Zaradi tanke atmosfere je celotna površina planeta obsevana s sončno ultravijolično svetlobo in bombardirana s kozmičnimi nabitimi delci, zato obstoj mikrobnega življenja ali celo kompleksnih organskih spojin v zgornjih plasteh tal ni verjeten. Pod zaščito jamskih obokov se možnosti za njihovo ohranitev močno povečajo - tudi če tam samega življenja ne bo več, bodo njegovi ostanki ležali veliko dlje. Možno je tudi, da bodo v marsovskih jamah našli vodni led in druge spojine, ki so na odprtih območjih bolj hlapne.
Najbolj drzni sanjači nakazujejo, da lahko Marsovske jame postanejo zatočišče prvih človeških baz in naselij - zaščita pred sevanjem in oskrbo z vodo bo prihodnjim kolonistom prišla prav. Čeprav številni dejavniki kažejo, da vulkanske jame Marsa niso najbolj primeren kraj za življenje. Vsi se nahajajo na vulkanskih pobočjih na višini nekaj kilometrov nad ravnino. Medtem je pristanek v visokogorskih regijah zaradi pretanke plasti ozračja težaven. Vzdušje pomaga prihraniti gorivo za zaviranje med pristankom, zato se najtežja vesoljska plovila poskušajo spustiti v najglobljih krajih Marsa. Zaradi istega ozračja so nižine bolje zaščitene pred sevanjem. Preučevali so tudi usedline vodnega ledu na površini, tudi v bližini najgloblje Marsove depresije - doline Helade. ZatoDokler ni potrjena prisotnost biogenih ali drugih mineralov v marsovskih jamah, jih je priporočljivo raziskati z uporabo robotskih sredstev.
Pomemben dejavnik, ki ovira razvoj marsovske speleologije, so zahteve planetarne varnosti. Če obstaja možnost, da se v jamah ohrani hipotetično marsovsko življenje, mora biti raziskovalec 100-odstotno sterilni, da izključi verjetnost fantastičnega scenarija "Marsovskih kronik", kjer je kihanje enega zemljana ubilo veliko civilizacijo. Danes na Zemlji ni mogoče zagotoviti popolne sterilnosti vesoljskega plovila in naši mikrobi so sposobni prenesti pogoje vesoljskega letenja. Zato Marsovci ne gledajo tako, da jih ne bi slučajno uničili.
Lunine jame
Toda doktrina planetarne varnosti ne posega v obisk luninih jam. Votla luna je že večkrat postala prizorišče fantastičnih del. Čeprav resničnost še zdaleč ni fikcija, je spodbudna tudi za romantike. Obstoj luninih jam se je domneval že dolgo, a neposredna potrditev je prišla šele leta 2009. Japonska robotska postaja Kaguya je prvič odkrila nenavadne kraterje, ki niso imeli krožnega jaška in nobenih znakov izmeta iz notranjosti. Njihov premer je dosegel 100 metrov, globina pa se je zdela tako velika, da bočna sončna svetloba preprosto ni dosegla dna. Ameriška sonda Lunar Reconnaissance Orbiter je lahko potope preučila precej podrobneje, v različnih obdobjih dneva, ocenila ne le globino dna in njegovo vsebino, temveč tudi strukturo stranskih sten in celo pogledala pod oboki.
Neuspeh v sublunalno votlino v Morju miru. Satelitska anketa LRO.
Neuspeh v sublunalno votlino v Morju miru. Satelitska anketa LRO.
Skupina znanstvenikov z Univerze v Arizoni je razvila poseben algoritem PitScan, ki je v polavtomatskem načinu iskal luknje v jamah na luninem površju in jih našel več kot dvesto. Razdelimo jih lahko v tri pogojne skupine:
- okvare kanalov lave, ki so potekle med izbruhi vulkanov;
votline lave, ki jih tvori talina, nastala v velikih kraterjih zaradi padca velikih asteroidov;
- votline v luninem morju.
Na vulkanskem visokogorju Marius Hills, na ekvatorju na zahodni strani vidne strani Lune, je bilo mogoče videti luknjo v domnevni cevi lave. Iz satelitov je dobro viden kanal lave, ki se od odprtine vulkana razteza na desetine kilometrov. V zamrznjenem toku je približno 25 kilometrov od kraterja vidna luknja. Ali mu je uspel meteorit, ali pa se je "streha" sesula sama od sebe, zdaj pa lahko vidite luknjo, široko 80 in globoko 45 metrov. Širina potoka na mestu luknje doseže 800 metrov, gorvodno pa do enega kilometra, zato je po zemeljskih merilih lahko velikanski rov.
Na univerzi Purdue so izvedli numerične simulacije, v skladu s katerimi moč bazaltne lave in nizka lunina gravitacija omogočata ohranitev obokov v predorih, širokih do kilometra na površini, in dvoranah, širokih do pet kilometrov, na globini nekaj sto metrov brez uničenja. Podatki o gravitacijskem polju Lune, pridobljeni z uporabo sond GRAIL, so pomagali simulacijo primerjati z resničnostjo. Znanstveniki so odčitali GRAIL nad morebitno votlino na hribih Marius in poskušali najti podobne podatke, pridobljene drugje. Tako je bilo mogoče najti do deset "podpisov" možnih luninih votlin, od katerih so nekatere dolge 100 in široke več kilometrov. Večino jih najdemo pod luninimi morji.
Res je bilo odkritih več lukenj v luninem morju, vendar ne sovpadajo s tistimi možnimi prazninami, ki so bile izračunane iz odstopanj gravitacijskega polja. Vendar pa je ena luknja v Morju miru, približno 400 kilometrov severovzhodno od pristanka Apollo 11, največja in najgloblja satelitsko raziskana. Luknja ima premer približno 100 metrov in globino do 100 metrov. V bližini ni kana lave ali vulkanskih kupol, ki bi lahko kazale na prisotnost predora, vendar je takšno prisotnost še vedno mogoče domnevati.
Ta luknja je za znanstvenike zanimiva ne le zaradi tega, kar se lahko skriva na njenem dnu, temveč tudi zaradi svoje večplastne strukture, ki je vidna na strmih stenah luknje. Te plasti znanstvenikom sporočajo, da je morje lave nastalo kot posledica več izlivov lave, od katerih so bili nekateri precej tanki, do enega metra.
Luknja v Morju miru ostaja eno najprimernejših lokacij za pristanek robotske sonde in raziskovanje jame od znotraj. Vendar zaenkrat niti ena vesoljska agencija ne načrtuje razvoja lunin jamarskih robotov. Astronavti Apolla 15, ki so raziskovali pobočja kanjona Hadley Rill, ki je bil po eni od hipotez nekoč cev lave, a se je nato popolnoma zrušil, so se najbolj približali skrivnostim lunine cevi lave.
Poveljnik posadke Apolla 15 David Scott pred dolino Hadley Rill. Fotografija pilota luninega modula Jamesa Irwina.
Prihodnost medplanetarne speleologije
Medtem na Zemlji pripravljajo prihodnje raziskovanje lunin in marsovskih jam. Na našem planetu je na voljo veliko vulkanskih jam za raziskovanje in obisk, ki omogočajo predstavitev vseh zapletenosti medplanetarne speleologije. V Rusiji so na Kamčatki znane cevi in jame z lavo. Ena od cevi lave, dolga približno 100 metrov, je na voljo v kalderi vulkana Gorely. Ta jama je precej starodavna, ostala je po izbruhu pred dva tisoč leti. V njem se lahko počutite kot Marsovski raziskovalec, zahvaljujoč temperaturi blizu ničle in masivnemu ledeniku, ki delno blokira vhod.
Lava jama vulkana Tolbachik, nastala z izbruhom 2012-2013.
Med izbruhom vulkana Tolbachik v letih 2012–2013 je nastalo več jam. Te jame so bolj slikovite: kapniki z laktozo pokrivajo strop, kaplje soli na stropu in rastoči stalagmiti na tleh. Tu se toplota hladilne lave še ohranja, čaj lahko še vedno kuhamo na vročih razpokah, nekatere veje jam pa zaradi visoke temperature niso dostopne obiskovalcem.
Kljub očitnemu znanstvenemu zanimanju za raziskovanje tujih jam doslej nobena vesoljska agencija ni kršila njihovih skrivnosti. Tehnična izvedba takšne študije ostaja resna ovira na tej poti. Sondo bo treba posaditi natanko na dno luknje ali pa jo opremiti s plezalno opremo za spuščanje navpične stene. Že to zadostuje, da se ustavi ves razvoj - zapletenost je previsoka in s tem tveganje. Nato morate robotu zagotoviti moč v temi jame, predvsem pa nadzorovati in vzdrževati komunikacijo brez neposredne radijske vidljivosti.
Pri raziskovanju vesolja imajo vedno prednost projekti z visoko zanesljivostjo, ki obljubljajo dolgoročne zaloge edinstvenih podatkov, zato jamarski roboti še vedno izgubljajo konkurenco na satelitih in teleskopih. Le nekaj zasebnih ekip udeležencev natečaja Google Lunar XPRIZE je napovedalo, da bo njihov razvoj omogočil preučevanje luninih jam. Ameriška ekipa astrobotikov in japonski Hakuto sta za svoje cilje določila lunine jame, a dokler bodo njihove sonde ostale na Zemlji, bodo morali za zmago prehoditi le 500 metrov po Luni. Glede na redkost luninih jam in težavnost natančnega pristanka je malo verjetno, da bodo ekipe lahko prvič dosegle lunine votline.