Setiap tahun sejak tahun 1970, para astronom, ahli geologi, ahli geofisika, dan sejumlah spesialis lainnya telah berkumpul untuk berpartisipasi dalam Lunar and Planetary Science Conference (LPCS). Disponsori bersama oleh Lunar and Planetary Institute (LPI) dan Johnson Space Center (JSC) NASA, acara tahunan ini adalah kesempatan bagi para ilmuwan dari seluruh dunia untuk berbagi dan mempresentasikan penelitian planet terbaru tentang hanya bulan Bumi.
Tahun ini, salah satu yang paling menarik perhatian adalah temuan yang dipresentasikan pada hari Selasa, 17 Maret oleh tim mahasiswa dari Universitas Purdue. Dipimpin oleh seorang mahasiswa pascasarjana dari Departemen Ilmu Bumi, Atmosfer, dan Planet, dari universitas tersebut, studi yang mereka bagikan menunjukkan bahwa mungkin ada tabung lava yang stabil di bulan, yang cukup besar untuk menampung seluruh kota.
Selain menjadi target untuk studi geologi dan geofisika di masa depan, keberadaan tabung ini juga bisa menjadi keuntungan bagi eksplorasi ruang angkasa manusia di masa depan. Pada dasarnya, mereka berpendapat, terowongan bawah tanah yang besar dan stabil seperti itu dapat menjadi rumah bagi permukiman manusia, melindungi mereka dari radiasi kosmik berbahaya dan suhu yang ekstrem.
Tabung lava adalah saluran alami yang dibentuk oleh aliran lava yang bergerak di bawah permukaan sebagai akibat dari letusan gunung berapi. Saat lava bergerak, tepi luarnya mendingin, membentuk kerak mengeras, seperti saluran yang tertinggal begitu aliran lava berhenti. Untuk beberapa waktu, para ilmuwan Lunar telah berspekulasi tentang apakah aliran lava terjadi di Bulan, sebagaimana dibuktikan oleh adanya rilles berliku di permukaan.
Tebing berliku adalah depresi sempit di permukaan bulan yang menyerupai saluran, dan memiliki jalur lengkung yang berkelok-kelok melintasi lanskap seperti lembah sungai. Saat ini diyakini bahwa rilles ini adalah sisa-sisa tabung lava runtuh atau aliran lava punah, yang didukung oleh fakta bahwa mereka biasanya dimulai di lokasi gunung berapi yang sudah punah.
Mereka yang telah diamati di Bulan dalam kisaran masa lalu dalam ukuran hingga 10 kilometer lebarnya dan ratusan kilometer panjangnya. Pada ukuran itu, keberadaan tabung yang stabil - yaitu tabung yang tidak runtuh untuk membentuk rille yang berliku-liku - akan cukup besar untuk mengakomodasi kota besar.
Demi studi mereka, tim Purdue mengeksplorasi apakah tabung lava dengan skala yang sama bisa ada di bawah tanah. Apa yang mereka temukan adalah bahwa stabilitas tabung lava bergantung pada sejumlah variabel - termasuk lebar, ketebalan atap dan keadaan tegangan lava dingin. Para peneliti juga memodelkan tabung lava dengan dinding yang dibuat oleh lava yang ditempatkan di satu lapisan tebal dan dengan lava yang ditempatkan di banyak lapisan tipis.
David Blair, seorang mahasiswa pascasarjana di Departemen Ilmu Bumi, Atmosfer, dan Planet Bumi Purdue, memimpin studi yang meneliti apakah tabung lava kosong lebih dari 1 kilometer dapat tetap stabil secara struktural di bulan.
"Pekerjaan kami agak unik karena kami menggabungkan bakat orang-orang dari berbagai Departemen di Purdue," kata Blair kepada Space Magazine melalui email. "Dengan bimbingan dari Prof. Bobet (profesor teknik sipil), kami dapat menggabungkan pemahaman modern tentang mekanika batuan ke dalam model komputer kami tentang tabung lava untuk melihat bagaimana mereka sebenarnya gagal dan pecah di bawah gravitasi bulan."
Demi penelitian mereka, tim membangun sejumlah model tabung lava dengan ukuran yang berbeda dan dengan ketebalan atap yang berbeda untuk menguji stabilitas. Ini terdiri dari mereka memeriksa setiap model untuk melihat apakah itu meramalkan kegagalan di mana saja di atap tabung lava.
"Apa yang kami temukan mengejutkan," Blair melanjutkan, "dalam tabung lava yang jauh lebih besar secara teori dimungkinkan daripada yang diperkirakan sebelumnya. Bahkan dengan atap yang tebalnya hanya beberapa meter, tabung lava selebar satu kilometer mungkin bisa tetap berdiri. Alasan mengapa, sedikit kurang mengejutkan. Karya terakhir yang bisa kami temukan pada subjek adalah dariApollo era, dan menggunakan pendekatan yang lebih sederhana dari bentuk tabung lava - balok datar untuk atap.
Penelitian yang ia rujuk, "Tentang asal-usul rilles berliku bulan", diterbitkan pada tahun 1969 dalam jurnal Geologi Modern. Di dalamnya, profesor Greeley, Oberbeck dan Quaide mengajukan argumen bahwa pembentukan rilles berliku terkait dengan runtuhnya tabung aliran lava, dan bahwa yang stabil mungkin masih ada. Menghitung untuk atap balok datar, pekerjaan mereka menemukan ukuran tabung lava maksimum hanya di bawah 400 m.
"Model kami menggunakan geometri yang lebih mirip dengan apa yang terlihat di tabung lava di Bumi," kata Blair, "semacam bentuk setengah elips dengan atap melengkung. Fakta bahwa atap melengkung memungkinkan tabung lava yang lebih besar tetap berdiri masuk akal: manusia sudah tahu sejak jaman dahulu bahwa atap melengkung memungkinkan terowongan atau jembatan tetap berdiri dengan bentang yang lebih luas. "
Studi Purdue juga dibangun di atas studi sebelumnya yang dilakukan oleh JAXA dan NASA di mana gambar "skylight" di Bulan - yaitu lubang di permukaan bulan - mengkonfirmasi keberadaan gua setidaknya beberapa puluh meter. Data dari Laboratorium Pemulihan Gravitasi dan Interior Bulan NASA (GRAIL) - yang menunjukkan variasi besar dalam ketebalan kerak Bulan masih ditafsirkan, tetapi juga bisa menjadi indikasi reses permukaan bawah tanah yang besar.
Sebagai hasilnya, Blair yakin bahwa pekerjaan mereka membuka penjelasan baru dan layak untuk berbagai jenis pengamatan yang telah dilakukan sebelumnya. Sebelumnya, tak terduga bahwa gua-gua besar dan stabil bisa ada di Bulan. Tetapi berkat studi teoretis timnya, sekarang diketahui bahwa dalam kondisi yang tepat, itu paling tidak mungkin.
Aspek menarik lain dari karya ini adalah implikasi yang ditawarkannya untuk eksplorasi di masa depan dan bahkan kolonisasi di Bulan. Masalah perlindungan terhadap radiasi sudah besar. Mengingat bahwa Bulan tidak memiliki atmosfer, penjajah dan operasi pertanian tidak akan memiliki perisai alami dari sinar kosmik.
"Tabung lava yang stabil secara geologis benar-benar akan menjadi anugerah bagi eksplorasi ruang angkasa manusia," komentar Blair. "Sebuah gua seperti itu bisa menjadi tempat yang sangat ideal untuk membangun basis bulan, dan umumnya untuk mendukung keberadaan manusia yang berkelanjutan di Bulan. Dengan pergi di bawah permukaan bahkan beberapa meter, Anda tiba-tiba mengurangi banyak masalah dengan mencoba menghuni permukaan bulan. "
Pada dasarnya, selain melindungi terhadap radiasi, dasar bawah permukaan akan menghindari masalah mikrometeorit dan perubahan ekstrim dalam suhu yang umum pada permukaan bulan. Terlebih lagi, tabung lava bawah tanah yang stabil dan juga bisa membuat tugas menekan basis untuk tempat tinggal manusia lebih mudah.
“Orang-orang telah mempelajari dan berbicara tentang semua hal ini sebelumnya,” tambah Blair, “tetapi pekerjaan kami menunjukkan bahwa peluang seperti itu berpotensi ada - sekarang kita harus menemukannya. Manusia telah hidup di gua sejak awal, dan mungkin masuk akal juga di Bulan! ”
Selain Melosh, Blair dan Bobet, anggota tim termasuk Loic Chappaz dan Rohan Sood, mahasiswa pascasarjana di School of Aeronautics and Astronautics; Kathleen Howell, Profesor Hsu Lo Purdue dari Teknik Aeronautika dan Astronautika; Andy M. Freed, seorang profesor ilmu bumi, atmosfer dan planet; dan Colleen Milbury, rekan penelitian pascadoktoral di Departemen Ilmu Bumi, Atmosfer, dan Planet.
