Иногда все, что нужно для нового открытия, - это творческая математика. Так было в новой статье Эдварда Уильямса и Лорана Монтези из геологического факультета Мэрилендского университета. В прошлом месяце они опубликовали краткий доклад на конференции по лунным и планетарным наукам (LPSC 2024), в котором описывается математический способ оценки размера лавовой трубки с использованием только методов дистанционного зондирования. Важной отправной точкой стало открытие, что высота гребня поверхности над лавовой трубкой пропорциональна кубу высоты кровли лавовой трубки. На Земле было подробно изучено множество лавовых трубок, и эти исследования были положены в основу этого уравнения. Однако до сих пор не было обнаружено взаимосвязи между толщиной кровли и деталями формы самого лавового туннеля. Введите физическое моделирование — авторы использовали программу физического моделирования (COMSOL Multiphysics) для моделирования различной высоты кровли на основе различных характеристик туннелей.
Одним из существенных отличий была форма самого туннеля — они сосредоточились на двух стилях. Один из них, известный как "лакколит", представлял собой прямоугольник, в то время как большинство людей, рассматривая лавовые трубы, подумали бы о стиле полуэллипса. Программа моделирования также должна была учитывать такие факторы, как прочность материала реголита, а также давление внутри самого туннеля, которое обычно соответствует внешнему атмосферному давлению в безвоздушных мирах, таких как Луна и Марс, при условии, что есть отверстие, соединяющее его с большей частью атмосферы. Уравнение, которое в итоге нашли авторы, использует некоторые сложные математические методы и выходит за рамки данной статьи. Тем не менее, их модель, похоже, соответствует данным для большинства смоделированных лавовых пещер, в том числе и на Земле. Чтобы доказать это, они применили свою модель к хорошо известной структуре пещер на Земле. Пещера Валентайна, расположенная в Национальном памятнике Лавовые пласты в Калифорнии, десятилетиями изучалась исследователями НАСА как аналог пещер, обнаруженных на Луне и Марсе. В результате этих исследований были получены точные оценки высоты пещер и горных хребтов с использованием таких методов, как LIDAR.
Применяя свою новую модель и используя известную высоту гребня пещеры Валентайн, авторы нашли высоту трубы в пределах 0,07 м от фактической высоты пещеры. Неплохо для расчета высоты только по высоте гребня, которая является видимой с внешней стороны характеристикой. Очевидным следующим шагом является попытка оценить высоту некоторых лавовых трубок на соседних с нами планетных телах. По крайней мере, некоторые удаленные обсерватории вокруг Луны и Марса должны быть способны оценить высоту хребта со своих орбитальных позиций. Затем команда должна оценить, как может выглядеть внутренняя часть трубы. К сожалению, вероятно, пройдет некоторое время, прежде чем люди или роботы-исследователи войдут в одну из этих труб, чтобы подтвердить предположения автора. Но и для этого есть масса предложений — и однажды, несомненно, кто-то или что-то действительно ступит ногой внутрь одной из этих древних геологических формаций.
