Voor het eerst het bestaan van een ondergrondse maangrot aangetoond (en dat is goed nieuws voor toekomstige maankolonisten)

Dergelijke tunnels onder het maanoppervlak zouden zomaar eens uitstekende verblijfplaatsen voor mensen kunnen zijn.

NASA en andere ruimtevaartorganisaties hebben al geruime tijd plannen om de maan te koloniseren. Het doel is om er een permanente basis te vestigen waar mensen langdurig kunnen verblijven. Dit biedt de mogelijkheid om essentiële kennis en ervaring op te doen die nodig is voor toekomstige missies naar Mars. Een cruciale vraag is echter: waar moeten toekomstige maankolonisten precies gaan wonen? Bestaan bijvoorbeeld de lang besproken ondergrondse maangrotten echt? Een nieuwe studie biedt nu duidelijkheid.

Lavatunnels
Het idee om onder het oppervlak van de maan te gaan wonen, wordt al lange tijd overwogen. Onderzoekers denken daarbij vooral aan lege lavatunnels. Dat heeft namelijk belangrijke voordelen ten opzichte van het bouwen van een basis op het oppervlak. Deze tunnels bieden astronauten bescherming tegen kosmische straling, zonnestraling en micro-meteorieten. En dat is geen overbodige luxe. Kosmische en zonnestraling op het maanoppervlak kunnen namelijk tot wel 150 keer sterker zijn dan wat we op aarde ervaren. Bovendien blijft de temperatuur in deze tunnels stabiel, zonder de dagelijkse variaties die op het oppervlak voorkomen. En ook dat is prettig. Aan de verlichte zijde van de maan kunnen de oppervlaktetemperaturen namelijk oplopen tot een verzengende 127 graden Celsius, terwijl ze aan de onverlichte zijde kunnen dalen tot -173 graden Celsius. Daarnaast liggen deze grotten vaak dichter bij bronnen van waterijs en andere essentiële mineralen die nodig zijn voor langdurig verblijf. Hoewel dit allemaal veelbelovend klinkt, was het tot nu toe nog onduidelijk of dergelijke ondergrondse maangrotten echt bestaan.

Meer over lavatunnels
Lavatunnels kunnen op twee verschillende manieren ontstaan. Wanneer lava met een lage viscositeit (stroperigheid) vrij dicht onder het oppervlak stroomt, kan boven de lavastroom een harde – en steeds dikker wordende – korst ontstaan. Die korst vormt als het ware een dak waaronder het gesmolten deel van de lava stroomt. Wanneer de erupties ten einde komen en al het lava is weggestroomd, blijft vlak onder het oppervlak een tunnel achter. Daarnaast kunnen lavatunnels ontstaan wanneer lava zich in bestaande breuken tussen gesteentelagen dwingt. De lava zet uit en creëert een heel netwerk van met elkaar in verbinding staande tunnels die – wanneer de erupties stilvallen – leeg komen te staan.

Tot op heden zijn er al meer dan 200 ‘putten’ ontdekt op het oppervlak van de maan. Deze putten zijn ontstaan door instortingen van onderliggende lavabuizen, wat leidt tot openingen naar ondergrondse holtes. Een prangende vraag is echter of deze putten toegang bieden tot grotten met uitgebreide ondergrondse ruimtes en of ze geschikt zijn om astronauten te huisvesten.

Mare Tranquillitatis Pit
In een nieuwe studie hebben onderzoekers besloten om radargegevens van de Lunar Reconnaissance Orbiter te analyseren, specifiek gericht op de Mare Tranquillitatis Pit. Deze put staat bekend als de diepste op de maan, met een diameter van ongeveer 100 meter. “Wat we hebben gedaan, is radargegevens gebruiken om te onderzoeken of deze put een grot verborgen houdt,” vertellen onderzoekers Lorenzo Bruzzone en Leonardo Carrer in gesprek met Scientias.nl. “En wat we ontdekten, was dat de put in de Mare Tranquillitatis daadwerkelijk toegang geeft tot een grot, die we vervolgens in kaart hebben gebracht. Deze grot is bereikbaar vanaf het maanoppervlak. De meest waarschijnlijke verklaring voor onze waarnemingen is een lege lavabuis.”

Ze bestaan
Het betekent dat Bruzzone en Carrer nu voor het eerst direct bewijs hebben gevonden van een toegankelijke lavatunnel onder het oppervlak. Een mijlpaal. “Al meer dan 50 jaar zijn maangrotten een mysterie,” vertelt Bruzzone. “Daarom was het opwindend om eindelijk het bestaan van een ondergrondse gang te kunnen bewijzen. Wat interessant is, is dat de gegevens die we in onze studie hebben gebruikt al veertien jaar beschikbaar zijn. Zoals in veel andere gevallen, heeft de ontwikkeling van nieuwe data-analysetechnologieën ook in ons geval geleid tot een nieuwe ontdekking door ‘oude’ gegevens opnieuw te analyseren.”

De maangrot
De onderzoekers merkten een toename in radarhelderheid aan de westzijde van de Mare Tranquillitatis Pit op. Door simulaties uit te voeren op basis van de radarbeelden, hebben ze geconcludeerd dat deze observaties kunnen worden verklaard door de aanwezigheid van een holle ruimte die zich uitstrekt vanaf de westkant van de putbodem. De wetenschappers schatten dat deze holle ruimte zich bevindt op een diepte tussen 130 en 170 meter, met een lengte van 30 tot 80 meter en een breedte van ongeveer 45 meter. De grot is mogelijk ook vlak of heeft een helling van maximaal 45 graden.

Maankolonisten
De ontdekking van de maangrot geeft hoop voor toekomstige maankolonisten. Zo toont het onderzoek aan dat ondergrondse grotten niet alleen bestaan, maar dat ze ook mogelijk bewoonbaar kunnen zijn. De Mare Tranquillitatis Pit en zijn ondergrondse holte worden bijvoorbeeld gezien als een veelbelovende locatie voor een toekomstige maanbasis. “Op dit moment lopen er verschillende internationale inspanningen van diverse ruimteagentschappen om te onderzoeken of dergelijke grotten geschikt kunnen zijn als schuilplaatsen,” zegt Carrer. “Als de omstandigheden gunstig blijken te zijn, bestaat de mogelijkheid dat ze in de toekomst als schuilplaatsen kunnen worden gebruikt.”

Uitdagingen
Dat dit goed wordt onderzocht, is heel belangrijk. Dat komt omdat het leven ondergronds ook zo zijn eigen uitdagingen met zich meebrengt. “Bij het overwegen van het ondergronds huisvesten van astronauten op de maan is veiligheid de belangrijkste prioriteit,” onderstreept Carrer. “Elke mogelijke oplossing heeft zijn eigen voor- en nadelen op het gebied van veiligheid. Het grootste voordeel van grotten is dat ze de belangrijkste structurele onderdelen voor een mogelijke menselijke basis bieden, zonder dat er ingewikkelde bouwwerkzaamheden nodig zijn. Natuurlijk zijn er potentiële risico’s die grondig moeten worden overwogen en geanalyseerd. Denk bijvoorbeeld aan het uitvoeren van grondige structurele analyses om de stabiliteit van de grot te beoordelen, het versterken van de wanden en het plafond van de tunnels, het opzetten van alternatieve leefruimtes zodat astronauten kunnen verhuizen naar een andere veilige zone als een deel van de tunnel beschadigd raakt en het plaatsen van monitorsystemen die bijvoorbeeld aardbevingen kunnen registreren.”

Toekomstige missies
De onderzoekers beschouwen hun studie als een startpunt voor verdere verkenning van maangrotten. Ze suggereren dat de gebruikte methode ook van nut kan zijn voor het onderzoeken van andere maanputten en het ontdekken van meerdere ondergrondse gangen. Al hebben we daar wel betere beelden van het maanoppervlak voor nodig. “Helaas zijn de huidige beschikbare gegevens zeer beperkt en bestrijken ze slechts een klein deel van het maanoppervlak,” merkt Bruzzone op. “Bovendien hebben ze niet genoeg detail om kleine grotten te kunnen waarnemen, die juist van groot belang zijn voor het plannen van een maanbasis. Daarom is het van cruciaal belang om nieuwe missies te plannen, bestaande uit satellieten die om de maan draaien en uitgerust zijn met radarinstrumenten. We hebben zowel een radar nodig zoals die we gebruikten voor onze recente ontdekking, om een gedetailleerde kaart te maken van alle maangrotten met voldoende resolutie, als een laagfrequente radarsonde die systematisch het maanoppervlak kan doordringen. Deze sonde moet specifiek ontworpen zijn om holtes en tunnels te detecteren, zelfs op locaties ver van de bekende putten.”

De studie markeert de eerste stap richting het begrijpen van maangrotten als potentiële verblijfplaatsen voor astronauten. Maar het is duidelijk dat er nog veel werk aan de winkel is voordat we kunnen bevestigen dat ze echt ideaal zijn voor langdurige bewoning. Toch zijn ruimtevaartorganisaties optimistisch gestemd. Sinds 2012 voert ESA bijvoorbeeld in samenwerking met enkele Europese universiteiten twee trainingsprogramma’s uit voor astronauten die gericht zijn op de ondergrondse systemen van Lanzarote. Tot dusver hebben al tientallen astronauten trainingen in ‘grotwandelen’ gekregen. Daarnaast hebben al enkele astronauten een geologische veldtraining gevolgd. Dit toont aan dat ESA de lavatunnels op andere hemellichamen zeer geschikt acht als verblijfplaatsen. En wellicht zullen deze ondergrondse systemen inderdaad de eerste nieuwe woonomgevingen voor mensen op een ander hemellichaam worden.