กลางวันและกลางคืนบนดวงจันทร์

หลุมและถ้ำที่พวกมันอาจนำไปสู่ ​​จะทำให้ฐานแคมป์ปลอดภัยและเสถียรทางความร้อนสำหรับการสำรวจดวงจันทร์และที่อยู่อาศัยในระยะยาวมากกว่าส่วนอื่นๆ ของพื้นผิวดวงจันทร์ ซึ่งร้อนถึง 260 องศาในตอนกลางวันและลดลงถึง 280 องศา ต่ำกว่าศูนย์ในตอนกลางคืน หลุมถูกค้นพบครั้งแรกบนดวงจันทร์ในปี 2009 และตั้งแต่นั้นมา นักวิทยาศาสตร์ก็สงสัยว่าพวกมันนำไปสู่ถ้ำที่สามารถสำรวจหรือใช้เป็นที่หลบภัยได้หรือไม่ ไทเลอร์ ฮอร์วาธ นักศึกษาปริญญาเอกด้านวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์แห่งมหาวิทยาลัย UCLA ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยกล่าวว่า ประมาณ 16 หลุมจากทั้งหมดกว่า 200 หลุมน่าจะเป็นท่อลาวาที่ยุบตัว หลุมที่โดดเด่นที่สุดสองหลุมมีส่วนที่ยื่นออกมาซึ่งมองเห็นได้อย่างชัดเจนซึ่งนำไปสู่ถ้ำหรือความว่างเปล่า และมีหลักฐานที่ชัดเจนว่าส่วนที่ยื่นออกมาของอีกหลุมหนึ่งอาจนำไปสู่ถ้ำขนาดใหญ่ด้วย ท่อลาวาซึ่งพบบนโลกเช่นกัน ก่อตัวขึ้นเมื่อลาวาหลอมเหลวไหลอยู่ใต้ทุ่งลาวาที่เย็นตัวหรือเปลือกโลกก่อตัวเหนือแม่น้ำลาวา ทำให้เกิดเป็นอุโมงค์กลวงยาว หากเพดานของท่อลาวาที่แข็งตัวแล้วพังทลายลง จะเป็นการเปิดหลุมที่สามารถนำไปสู่ส่วนที่เหลือของท่อที่มีลักษณะคล้ายถ้ำได้ Horvath ประมวลผลภาพจาก Diviner Lunar Radiometer Experiment ซึ่งเป็นกล้องตรวจจับความร้อนและเครื่องมือ 1 ใน 6 ชิ้นบนยานอวกาศ Lunar Reconnaissance Orbiter ของหุ่นยนต์ NASA เพื่อดูว่าอุณหภูมิภายในหลุมนั้นแตกต่างจากอุณหภูมิบนพื้นผิวหรือไม่ Horvath และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อวิเคราะห์คุณสมบัติทางความร้อนของหินและฝุ่นดวงจันทร์ โดยมุ่งเน้นไปที่ความลึก 100 เมตรทรงกระบอกลึกประมาณ 100 เมตรเกี่ยวกับความยาวและความกว้างของสนามฟุตบอลในพื้นที่ของ ดวงจันทร์ ที่เรียกว่า Mare Tranquillitatis และทำแผนภูมิอุณหภูมิของหลุมในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ผลการวิจัยซึ่งตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้ในวารสารGeophysical Research Lettersเปิดเผยว่าอุณหภูมิภายในหลุมที่มีเงาอย่างถาวรจะผันผวนเพียงเล็กน้อยตลอดวันจันทรคติ โดยเหลืออยู่ที่ประมาณ 63 องศา หากถ้ำยื่นออกมาจากก้นหลุมตามที่ภาพที่ถ่ายโดยกล้อง Lunar Reconnaissance Orbiter Camera แนะนำ ถ้ำนั้นก็จะมีอุณหภูมิค่อนข้างสบายเช่นกัน ทีมวิจัยซึ่งรวมถึงศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์แห่งมหาวิทยาลัย UCLA อย่าง David Paige และ Paul Hayne จาก University of Colorado Boulder เชื่อว่าเงาที่ยื่นออกมามีส่วนทำให้อุณหภูมิคงที่ จำกัดความร้อนที่เกิดขึ้นในระหว่างวัน และป้องกันไม่ให้ความร้อนแผ่ออกไปที่ กลางคืน. ในขณะเดียวกัน ส่วนที่อบด้วยแสงอาทิตย์ของพื้นหลุมจะมีอุณหภูมิในเวลากลางวันเกือบ 300 องศา ซึ่งร้อนกว่าพื้นผิวดวงจันทร์ประมาณ 40 องศา “เนื่องจากหลุม Tranquillitatis อยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรของดวงจันทร์มากที่สุด พื้นที่มีแสงสว่างในตอนเที่ยงจึงน่าจะเป็นจุดที่ร้อนที่สุดในรอบดวงจันทร์” Horvath กล่าว หนึ่งวันบนดวงจันทร์กินเวลาเกือบ 15 วันบนโลก ซึ่งในระหว่างนั้นพื้นผิวจะถูกแสงแดดส่องเข้ามาตลอดเวลา และบ่อยครั้งก็ร้อนพอที่จะทำให้น้ำเดือดได้ คืนที่หนาวเย็นอย่างเหลือเชื่อกินเวลาราว 15 วันบนโลก การประดิษฐ์อุปกรณ์ทำความร้อนและความเย็นที่สามารถทำงานได้ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้และผลิตพลังงานได้มากพอที่จะจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์โดยไม่หยุดนิ่งสามารถพิสูจน์อุปสรรคที่ผ่านไม่ได้ในการสำรวจดวงจันทร์หรือที่อยู่อาศัย พลังงานแสงอาทิตย์ - รูปแบบการผลิตไฟฟ้าที่พบมากที่สุดของ NASA - ไม่ทำงานในเวลากลางคืน (ปัจจุบัน NASA ยังไม่มีแผนที่จะสร้างค่ายฐานสำรวจหรือที่อยู่อาศัยบนดวงจันทร์) การสร้างฐานในส่วนที่เป็นเงาของหลุมเหล่านี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถมุ่งเน้นไปที่ความท้าทายอื่นๆ เช่น การปลูกอาหาร การให้ออกซิเจนสำหรับนักบินอวกาศ การรวบรวมทรัพยากรสำหรับการทดลอง และการขยายฐาน หลุมหรือถ้ำยังให้การปกป้องจากรังสีคอสมิก รังสีดวงอาทิตย์ และอุกกาบาตขนาดเล็ก “มนุษย์วิวัฒนาการมาโดยอาศัยอยู่ในถ้ำ และถ้ำเราอาจจะกลับมาเมื่อเราอาศัยอยู่บนดวงจันทร์” Paige หัวหน้าทีม Diviner Lunar Radiometer Experiment กล่าว Diviner ทำแผนที่ดวงจันทร์อย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี 2009 สร้างชุดข้อมูลดาวเคราะห์ที่ใหญ่เป็นอันดับสองของ NASA และให้การวัดความร้อนที่ละเอียดและครอบคลุมที่สุดของวัตถุใดๆ ในระบบสุริยะของเรา รวมถึงโลกด้วย การทำงานในปัจจุบันของทีมเกี่ยวกับหลุมบนดวงจันทร์ได้ปรับปรุงข้อมูลจากการทดลองของ Diviner “เพราะไม่มีใครเคยดูสิ่งเล็กๆ นี้ด้วย Diviner เราจึงพบว่ามันมีการมองเห็นซ้อนเล็กน้อย ทำให้แผนที่ทั้งหมดของเราพร่ามัวเล็กน้อย” Horvath กล่าว ทีมงานทำงานเพื่อจัดแนวภาพจำนวนมากที่ถ่ายโดยเครื่องมือนี้จนกว่าจะสามารถอ่านค่าความร้อนที่แม่นยำได้จนถึงระดับพิกเซลเดียว กระบวนการนี้ทำให้ได้แผนที่พื้นผิวดวงจันทร์ที่มีความละเอียดสูงกว่ามาก ข้อมูลจากช่วงแรกๆ ของโครงการสร้างแบบจำลองความร้อนจากหลุมดวงจันทร์นี้ถูกนำมาใช้เพื่อช่วยพัฒนาระบบการจัดการความร้อนของยานโรเวอร์สำหรับภารกิจ Moon Diver ที่ NASA เสนอ Horvath และ Hayne เป็นส่วนหนึ่งของทีมวิทยาศาสตร์สำหรับภารกิจนี้ ซึ่งมีเป้าหมายให้ยานโรเวอร์โรยตัวเข้าไปในหลุม Tranquillitatis เพื่อวิจัยชั้นของลาวาที่ไหลให้เห็นในผนังของมัน และสำรวจถ้ำที่มีอยู่