Большинство известных пещер Земли – это результат эрозии – разрушения горной породы, как правило, под воздействием воды и растворенных в ней химических соединений. Такие пещеры называются карстовыми. В вулканических же регионах распространены подземные полости, имеющие лавовое происхождение: купола и трубки. В отличие от карстовых пещер, на образование которых требуется тысячи или миллионы лет, вулканические пещеры образуются довольно быстро, в период извержения и активного излияния лавы.
Лавовая трубка – это протяженный тоннель, естественного происхождения, иногда до десятков километров, с плоским полом и сводчатым потолком. Трубка формируется в процессе извержения достаточно жидкой и вязкой базальтовой лавы. Распространяясь от источника, лавовый поток начинает остывать, и первым затвердевает верхний слой, образуя корку, под которой течение продолжается. За счет выделения вулканических газов между коркой и потоком, формируется полость, которая расширяется по мере иссякания потока. В результате получается настоящий «метрополитен», пригодный для пешего передвижения. Повышенное давление вулканических газов приводит к вторичному плавлению сводов трубки, поэтому ее иногда покрывают лавовые сталактиты.
Вулканизм известен и на других планетах.
По ряду косвенных признаков можно предполагать, что вулканы Венеры еще продолжают извергаться, и благодаря тамошней жаре лава остывает гораздо медленнее, а значит, потоки будут намного шире. Предполагается также, что температура плавления венерианской лавы ниже, благодаря серным соединениям, что еще больше способствует подвижности лавовых потоков, а значит, протяженности тоннелей.
Марс известен своими гигантскими вулканами, правда, сейчас они все уснули, но успели залить тысячи квадратных километров поверхности базальтовой лавой.
Луна в свое время тоже переживала активный период, связанный как с астероидной бомбардировкой, так и с внутренней тектонической деятельностью. Огромные просторы Луны залиты лавовыми потоками, которые мы называем морями.
О том, что на Луне и других планетах должны быть лавовые пещеры, ученые предполагали еще в XIX веке, но первые открытия произошли уже с развитием космонавтики.
Обрушившиеся вулканические трубки на склонах марсианских вулканов сумела обнаружить автоматическая межпланетная станция Viking в 70-е.
Через тридцать лет спутник Mars Odyssey запечатлел первые провалы, указывающие на еще существующие пещеры, которые ждут своих спелеологов. Диаметр зияющих провалов достигал 250 метров. Большая их часть была обнаружена на склонах щитовых вулканов в нагорье Фарсида. Современный орбитальный аппарат Mars Reconnaissance Orbiter при помощи телескопа высокого разрешения HiRISE сумел заглянуть в недра Марса, насколько это возможно с орбиты.
Марсианские пещеры привлекают ученых по нескольким причинам. Из-за тонкой атмосферы вся поверхность планеты облучается солнечным ультрафиолетом и бомбардируется космическими заряженными частицами, поэтому возможность длительного сохранения микробной жизни или даже сложных органических соединений маловероятна в верхних слоях грунта. Под защитой пещерных сводов, сохранность этих материалов резко повышается – даже если самой жизни уже не найти, ее останки пролежат гораздо дольше. Кроме признаков жизни в марсианских пещерах возможно обнаружение водяного льда и других, более летучих в условиях открытой местности соединений.
Самые смелые мечтатели предполагают, что марсианские пещеры могут стать основой первых человеческих баз и поселений – защита от радиации и запасы воды пригодятся очень кстати. Хотя ряд факторов указывает, что вулканические пещеры Марса – не самое подходящее место для жизни. Все они находятся в вулканических склонах на высоте в несколько километров над равниной. Посадка в высокогорных регионах затруднена из-за слишком тонкого слоя атмосферы. Атмосфера помогает экономить топливо на этапе посадки, поэтому наиболее тяжелые космические аппараты стараются опускать в наиболее глубоких местах Марса. Низины лучше защищены и от радиации благодаря той же увеличенной прослойке атмосферы. Залежи водяного льда тоже уже изучены как с поверхности, так и со спутников, в том числе у самой глубокой впадины Марса – долины Эллада. Поэтому, пока не подтверждены биогенные или другие полезные ископаемые в пещерах, исследовать их целесообразно роботизированными средствами.
Немаловажный фактор, который тормозит марсианскую спелеологию – требования планетной безопасности. Если есть вероятность сохранения гипотетической марсианской жизни в пещерах, то исследователь должен быть на 100 % стерильным, чтобы исключить вероятность фантастического сценария «Марсианских хроник» где один чих землянина погубил великую цивилизацию. На сегодня обеспечить полную стерильность космического аппарата на Земле не удается, а наши микробы способны переносить условия космического полета. Поэтому марсиан не ищут, чтобы не уничтожить их ненароком.
Зато доктрина планетной безопасности не мешает посещать лунные пещеры. Полая Луна неоднократно становилась местом действия фантастических произведений. Хотя реальность далека от фантастики, она тоже обнадеживает романтиков. Существование лунных пещер предполагалось давно, но прямые подтверждения пришли только в 2009 году. Японская автоматическая станция Kaguya впервые обнаружила необычные кратеры, которые не имели кругового вала и никаких признаков выбросов из кратера. Их диаметр достигал 100 метров, а глубина казалась значительной настолько, что боковой солнечный свет просто не доставал до дна. Американский зонд Lunar Reconnaissance Orbiter сумел рассмотреть провалы гораздо детальнее в разное время суток и оценить не только глубину дна с его содержимым, но и структуру боковых стенок, аппарат даже попытался заглянуть под своды.
Группа ученых из Университета Аризоны разработала специальный алгоритм PitScan, который в полуавтоматическом режиме искал на фотографиях провалы пещер на поверхности Луны и обнаружил больше двухсот. Их можно разделить на три условные группы:
– провалы лавовых каналов, которые истекали лавой при извержении вулканов;
– лавовые полости, сформированные расплавом, возникшим в больших кратерах от падения крупных астероидов;
– полости в лунных морях.
Пробоину в предполагаемую лавовую трубку смогли рассмотреть на вулканическом нагорье Холмы Мариуса, у экватора на западе видимой стороны Луны. Со спутников там ясно виден канал лавового потока, протянувшегося от жерла вулкана на десятки километров. Примерно в 25 километрах от кратера в застывшем потоке видна пробоина. Либо ее проделал метеорит, либо крыша провалилась сама, но сейчас видно отверстие шириной в 80 метров и глубиной 45 метров. Ширина потока в месте пробоины достигает 800 метров, а выше по течению доходит до 1 километра, поэтому там возможно расположение гигантского по земным меркам тоннеля.
