العلماء يؤكدون وجود أول كهف قمري قد يساعد في حماية رواد الفضاء من الحرارة الشديدة على سطح القمر

لطالما افترض العلماء وجود كهوف قمرية وهي عبارة عن ممرات تحت الأرض تشكلت من خلال العمليات البركانية المتصلة بالحفر التي تغطي سطح القمر. والآن، وجد فريق من الباحثين الدوليين أول دليل مباشر على أن أعمق حفرة معروفة على سطح القمر تتصل بكهف يمكن أن يوفر مأوى لرواد الفضاء.

قد يكون تحديد المناطق على القمر التي يمكن أن تحمي البشر والمستكشفين الآليين من البيئة القمرية القاسية بما في ذلك الإشعاع القوي ودرجات الحرارة القصوى أمراً بالغ الأهمية لاستكشاف الفضاء في المستقبل حيث تتسابق دول مثل الولايات المتحدة والصين لتأسيس وجود بشري طويل الأمد على أقرب قمر صناعي طبيعي للأرض.

وللعثور على الكهف، درس الفريق قياسات الرادار الأرشيفية لحفرة وجدت داخل سهل شاسع يسمى ماري ترانكويليتاتيس، أو بحر الهدوء، والذي كان موقع هبوط بعثة أبولو 11 في عام 1969.

جمعت المركبة المدارية الاستطلاعية القمرية التابعة لوكالة ناسا بيانات الرادار في عام 2010 باستخدام الأطوال الموجية للكشف عما كان تحت السطح. وبتحليل البيانات، وجد الباحثون مساحة فارغة على عمق يتراوح بين 130 إلى 170 متراً (426 إلى 558 قدماً) تحت سطح القمر، وفقاً لدراستهم التي نشرت يوم الاثنين في مجلة Nature Astronomy.

يقول الباحثون إن الكهف الذي تم الكشف عنه حديثًا، والذي يبلغ عرضه 45 مترًا (148 قدمًا تقريبًا) على الأقل وطوله ما بين 30 و80 مترًا (98 و262 قدمًا)، يمكن أن يكون مجرد جزء أولي من تجويف أنبوبي أطول شكلته الحمم البركانية ومن المحتمل أن يكون هناك المزيد من الكهوف التي لم يتم العثور عليها بعد.

"ظلت الكهوف القمرية لغزاً لفترة طويلة. وقد افترض العلماء وجودها منذ أكثر من 50 عاماً. لذلك كان من المدهش أن نتمكن أخيراً من إثبات وجود قناة تحت السطح"، كما قال المؤلف المشارك في الدراسة ليوناردو كارير الأستاذ المساعد في قسم هندسة المعلومات وعلوم الكمبيوتر في جامعة ترينتو في إيطاليا، في رسالة بالبريد الإلكتروني.

وأشار المؤلفون في الدراسة إلى أن البحث المستقبلي واستكشاف الكهوف القمرية يمكن أن يوفر أيضاً رؤية جديدة لتطور القمر والبراكين القمرية.

وقال المؤلف المشارك في الدراسة لورينزو بروزوني، أستاذ الاتصالات ومدير مختبر الاستشعار عن بعد في جامعة ترينتو، عبر البريد الإلكتروني: "الكهوف بيئة فريدة من نوعها تحفظ تاريخ القمر". "يمكن لتحليل الصخور داخل هذه الكهوف أن يتيح (اكتشافات) جديدة تتعلق بتطور القمر... مثل الجدول الزمني ومدة النشاط البركاني القمري وكذلك التركيب الفعلي لغطاء القمر.

وأضاف: "علاوة على ذلك، يمكن أن تكون (الكهوف القمرية) بديلاً أو تكاملاً لقاعدة على سطح القمر".

استخدام كهوف القمر كمأوى

بالقرب من خط الاستواء على سطح القمر، تصل درجات الحرارة بالقرب من خط الاستواء على القمر إلى متوسط حارق يصل إلى 250 درجة فهرنهايت (121 درجة مئوية) في وضح النهار، وتنخفض إلى 208 درجة فهرنهايت تحت الصفر (-133 درجة مئوية) عند حلول الظلام، وفقاً لوكالة ناسا. حتى أن درجات الحرارة القاسية قد انخفضت إلى أقل من 410 درجة فهرنهايت تحت الصفر (-246 درجة مئوية)، كما سجلها المسبار القمري الاستطلاعي.

وقد وجد الباحثون في دراسة أجريت في يوليو 2022، والتي نظرت في عدد من الحفر على القمر بعضها افترضت ناسا أنها تؤدي إلى كهوف عند اكتشافها أن الملاجئ المظللة أكثر استقراراً من الناحية الحرارية وتبقى درجة الحرارة فيها ثابتة عند حوالي 63 درجة فهرنهايت (17 درجة مئوية).

قال تايلر هورفاث، طالب الدكتوراه في علوم الكواكب في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، وهو المؤلف الرئيسي لدراسة عام 2022، في رسالة بالبريد الإلكتروني: "إن وجود دليل إضافي على وجود كهف يمتد من أرضية حفرة ماري ترانكويليتاتيس أمر مثير حقاً".

وأضاف هورفاث: "يمكن أن توفر الكهوف القمرية فوائد هائلة لرواد الفضاء والمركبات المتجولة حيث يمكنهم البحث عن مأوى من المخاطر على سطح القمر مثل الإشعاع والنيازك الدقيقة ودرجات الحرارة القصوى، مما قد يفتح الباب أيضاً أمام وجود بشري طويل الأمد وواسع النطاق على سطح القمر". لم يشارك في الدراسة الجديدة.

وقال هورفاث إن القمر يحتوي على أكثر من 200 حفرة معروفة مثل تلك الموجودة في ماري ترانكويليتاتيس، ولكن من المحتمل أن حفنة منها فقط تمتد إلى الكهوف. وأضاف كارير أن بعض أنابيب الحمم البركانية قد لا يمكن الوصول إليها بسبب الحطام الذي يسد الممرات.

ستبقى الملامح الداخلية للكهف المكتشف حديثاً غير واضحة حتى تتمكن المركبة أو الاستكشافات البشرية من تقديم المزيد من المعلومات. وقال هورفاث إن الجزء الداخلي قد يبدو مشابهاً لأنبوب الحمم البركانية الذي تشكل حديثاً على الأرض، ولكن أكبر بكثير. وأضاف بول هاين، وهو أستاذ مشارك في قسم الفيزياء الفلكية وعلوم الكواكب في جامعة كولورادو في بولدر، أن هذا سيبدو على الأرجح مثل الجدران الملساء باستثناء الأماكن التي قد تكون الحمم البركانية المتساقطة قد شكلت نتوءات وحواف تعرف باسم الحمم البركانية، وسيكون الكهف مظلماً تماماً، باستثناء الأماكن التي يصل إليها ضوء الشمس وينعكس من أرضية الحفرة.

وقال هاين، وهو مؤلف مشارك في دراسة عام 2022 لكنه لم يشارك في البحث الجديد، إن الحجم الكبير للكهف ليس مفاجئاً، وذلك بسبب انخفاض جاذبية القمر وتأثير ذلك على استقرار أنابيب الحمم البركانية، حيث يمكن للكهوف الأكبر حجماً أن تتشكل مع خطر أقل من الانهيار. وتوجد معظم أنابيب الحمم البركانية على الأرض في هاواي وجزر الكناري وأستراليا وأيسلندا، ويتراوح قطرها من 33 إلى 98 قدمًا. وكانت دراسة أُجريت في أغسطس 2020 قد أشارت إلى أن أنابيب الحمم البركانية على القمر يمكن أن يصل قطرها إلى كيلومتر واحد (3280.84 قدم).

"لا ينبغي أن نتفاجأ كثيرًا إذا كشف الاستكشاف المستقبلي عن كهوف أكبر من ذلك. فنحن نحصل على لمحة عن نظام السباكة البركانية الداخلية للقمر".

الاستكشاف المستقبلي لكهوف القمر

وجد مؤلفو الدراسة الجديدة أن الكهف يحتمل أن يكون مسطحاً أو مائلاً بزاوية 45 درجة كحد أقصى، مما يشير إلى أنه من المحتمل أن يكون من الممكن الوصول إليه، كما قال كارير.

ولكن نظراً لعمق هذا الكهف (وربما كهوف قمرية أخرى)، قد يتطلب الأمر بعض الإبداع لإيصال رواد الفضاء إلى أرضية الحفرة ربما باستخدام معدات تسلق الصخور مثل الحبال وأجهزة التحميل وكابلات أكبر للمعدات ومواد البناء، كما قال هاين. وأضاف أنه في نهاية المطاف، يمكن أن تنطوي العملية على هيكل أكثر ديمومة مثل مصعد الشحن.

تشمل الأفكار الأخرى لاستكشاف حفرة ماري ترانكويليتاتيس العميقة والكهف المكتشف حديثاً بداخلها رافعة روبوتية يمكن استخدامها لإنزال رائد فضاء أو مركبة متجولة إلى الأرض، وهو ما تقوم وكالة الفضاء الأوروبية باستكشافه حالياً.

وأشار نوح بيترو، رئيس مختبر الجيولوجيا الكوكبية والجيوفيزياء الجيولوجية والكيمياء الجيولوجية التابع لوكالة ناسا، إلى أن مراقبي السماء الذين يراقبون القمر يمكنهم التعرف على ماري ترانكويليتاتيس، حيث تم اكتشاف الكهف، من خلال البحث عن سهل كبير مظلم. وأوصى بالبحث وإلقاء نظرة على الموقع في 20 يوليو للاحتفال بالذكرى الخامسة والخمسين لهبوط أبولو 11، وهي أول مهمة لوضع البشر على سطح القمر.

"يعود اكتشاف (الحفر والكهوف المحتملة) إلى عدة سنوات مضت (لكن) هذه المعلومات الجديدة من بيانات الرادار تقول 'أوه، واو. إنها أكبر قليلاً مما توقعنا." قال بيترو، وهو عالم المشروع لكل من المركبة القمرية الاستطلاعية المدارية القمرية ومركبة أرتميس 3، وهي مهمة تهدف إلى إنزال البشر على سطح القمر لأول مرة منذ أبولو 17 في عام 1972. لم يشارك بيترو في الدراسة الجديدة.

"قال بيترو: "لقد كان المسبار المداري الفضائي LRO على سطح القمر لمدة 15 عاماً، حيث قام بإنتاج مجموعات بيانات مذهلة غيّرت نظرتنا للقمر واستخدمت في تحقيق هذه الأنواع من الاكتشافات. "(الكهف) هو واحد من تلك المفاجآت الرائعة التي يخبئها لنا القمر دائماً."