המערה המבטיחה
על הירח

כבר עשרות שנים שמדענים מחפשים מערות על הירח, שיהיו עמוקות ומוגנות מספיק בשביל לשמש מקום מגורים בטוח למשימות מאוישות ארוכות טווח. כעת חוקרים מאיטליה מדווחים בפעם הראשונה על סימנים למערה אופקית בתחתית פיר באזור "ים השלווה", שעשויה לענות על הדרישות האלה. המערה התגלתה בניתוח של סריקות מכ"מ, ודרושה כמובן בדיקה פיזית שלה כדי לאמת את הממצאים, וכדי לבחון אם היא אכן נגישה ומתאימה למגורים כפי שהחוקרים מצפים. אם אכן מדובר במערה כזו, זה יהיה אישוש גם לשיטת החיפוש ויסלול מן הסתם את הדרך לאיתור של מערות נוספות.

סימנים ראשונים למערה אופקית עם יציאה לפני השטח של הירח | הדמיה: A. Romeo, עם מרכיבים מתמונות של NASA

להציץ לתוך הקרקע

ששת הביקורים של בני אדם על פני הירח היו קצרים מאוד, שלושה ימים לכל היותר במשימות האחרונות של תוכנית אפולו. בשנים הבאות מתכננת סוכנות החלל של ארצות הברית, נאס"א, לשוב ולהנחית בני אדם על הירח במסגרת תוכנית ארטמיס, והפעם להכין תשתית לשהות ממושכת שם. אלא שפני השטח של הירח הם מקום מסוכן למדי: בין השאר האסטרונאוטים עלולים להיות חשופים לטמפרטורות קיצוניות, לפגיעת מיקרו-מטאוריטים ולקרינה חזקה. הפתרון המתבקש הוא לשהות רוב הזמן מתחת לפני השטח, שמספקים הגנה לא רעה, ולצמצם את היציאה אל חוסר-האוויר הפתוח רק לזמנים שבהם התנאים בחוץ מסוכנים פחות.

הדרך האופטימלית לעשות זאת, מעריכים המומחים, היא להתבסס על מערות קיימות בירח. זה יחסוך את הצורך בהטסת ציוד כבד של קידוח וחפירה אל הירח, יקצר את הזמן מהנחיתה עד ההתבססות מתחת לאדמה וכמובן יפחית משמעותית את עלויות המשימה: כיום, המחיר של הנחתת קילוגרם אחד של ציוד על הירח נאמד בכמיליון דולר.

פני הירח מנוקבים בלא-מעט חורים, שלפחות בצילומי לוויין נראים כמו פירים אנכיים בעומק עשרות מטרים ויותר. חוקרים מעריכים שיש על הירח גם לא מעט "צינורות לבה", מערות אופקיות שהן שריד לפעילות הגעשית שהייתה על הירח הצעיר, ויכולות להיות מתאימות מאוד לאיכלוס בסיס מאויש. חלקן נראות בצילומי לוויין בולטות מעט מעל פני השטח, כמו שורשי צמח קרובים לפני הקרקע. במקרים אחרים אנו יכולים להסיק מתצורת שטח מסוימת כי זהו תוואי של מערה אופקית כזו שתקרתה קרסה פנימה. אבל אלה רק ראיות עקיפות לקיום של מערות כאלה.

גם פתחי הפירים האנכיים נחקרו בינתיים רק בחישה מרחוק, מלוויינים החגים סביב הירח: ניתוח מעמיק של צילומים אופטיים ומדידות של מכשירים אחרים מאפשר להעריך את גיאומטריית הפתחים ועומקם, לנסות לנתח את המשכיות ורציפות החללים בתת הקרקע, ואפילו לחקור את תנודות הטמפרטורה בתוך הפתחים. אבל עד כה לא הצליחו החוקרים למצוא ראיות לאתר המבוקש ביותר: מערה אופקית עם פתח גישה לפני הקרקע באמצעות פיר כזה. איתור של מערה כזו יאפשר למדענים להצביע על אתר פיזי שאפשר לחקור על פני הירח, תחילה בעזרת כלי רכב רובוטיים, ובהמשך לשלוח לשם בני אדם.  

בינתיים נחקרו רק בחישה מרחוק. פתח הפיר המכונה MTP ב"ים השלווה", שבקרקעיתו אולי נמצא פתח המערה האופקית | צילום לוויין: NASA

אופק בתחתית הפיר

צוות חוקרים בהובלת מדענים מאוניברסיטת טרנטו באיטליה דיווח בכתב העת Nature Astronomy על גילוי כזה, בעזרת ניתוח בשיטות חדשות של מדידות מכ"מ. החוקרים השתמשו במדידות שעשה הלוויין האמריקאי LRO, המקיף את הירח משנת 2009. אחד המכשירים שלו הוא מכ"מ בשם mini-RF, והחוקרים ניתחו מדידות שהמכ"מ הזה עשה בשנים הראשונות לפעילות הלוויין, עד 2011. הם חיפשו מדידות שבהן האות שוגר לא כשהלוויין היה ישירות מעל פירים, אלא בזווית אלכסונית. הם קיוו כי האות שמגיע בצורה כזו לתחתית הפיר לא יוחזר ישירות למעלה, אלא יחדור לתוך המערה האופקית שיוצאת מקרקעיתו – אם יש כזו – וסריקת המכ"מ תוכל לאשש את דבר קיומה.

ניתוח המדידות העלה סימנים שאכן יש מערה כזו בתחתית של פיר מוכר היטב, השוכן ב"ים השלווה" - האזור שבשוליו נחתה החללית המאוישת הראשונה על הירח, אפולו 11, ביולי 1969. הפיר, שמכונה MTP, כבר נחקר רבות בצילומי לוויין. זהו בור שלחלקו העליון צורת משפך, ומתחתיו קירות תלולים למדי, עד לעומק של כ-135 מטרים מתחת לפני השטח בחלק העמוק ביותר. קוטרו של הפיר עצמו בין 80 ל-100 מטרים.

על סמך ניתוח המדידות, והשוואתן להדמיות מחשב, החוקרים סבורים כי יש בתחתית ה-MTP מערה ברוחב של כ-45 מטרים. הממצאים, לדבריהם, מתאימים לשני מודלים אפשריים: אחד של מערה כמעט אופקית, בשיפוע של כשלוש מעלות בלבד, ובאורך 25 מטרים; האחר של מערה תלולה יותר, בשיפוע של כ-45 מעלות, ובאורך של 77 מטרים. "המערה האופקית היתה כנראה צינור לבה שנותר ריק", אמר ראש צוות המחקר, לורנצו ברוצונה (Bruzzone) לעיתון "גרדיאן", והוסיף כי מערות כאלה יוכלו לספק מקום מגורים לאסטרונאוטים משום שהם "מקלט טבעי מהסביבה הקשה של פני הירח".

המערה מתחילה למטה. הדמיה תלת-ממדית של הפיר האנכי MTP על סמך צילומים ומדידות בעזרת לוויינים | מקור: מאמר המחקר  Lunar Pit Morphology: Implications for Exploration מאת R. V. Wagner, M. S. Robinson

פוטנציאל מדעי

צילומי לוויין של פני הירח העלו עד כה יותר ממאה פתחי פירים כאלה, אבל MTP הוא היחיד בינתיים שהתגלתה בתחתיתו – ככל הנראה – מערה אופקית. החוקרים מקווים כמובן לגלות עוד מערות כאלה, מה שידרוש אולי לוויין חדש עם מיכשור מתאים. המכ"מ של LRO לא תוכנן למשימות כאלה, ומתאים מבחינת כושר ההפרדה שלו רק לחקר פירים בקוטר 80 מטרים ויותר.

"יש פירים שהם כנראה פתחים של צינורות לבה גם על פני הירח וגם על פני מאדים. החידוש כאן הוא שיש ככל הנראה אימות לקיומה של מערה אופקית בתחתית הפיר", הסביר פרופ' עודד אהרנוסון מהמחלקה למדעי כדור הארץ ומדעים פלנטריים במכון ויצמן למדע, שלא היה מעורב במחקר הנוכחי. "הם פיתחו מודל של הטופוגרפיה התת-קרקעית, בעזרת הנתונים יוצאי הדופן של המכ"מ, והממצאים שלהם נראים הגיוניים".

"מושבה על הירח, אם אכן תקום, תצטרך להגן על האנשים והציוד, ומערות לבה הן המקום האידיאלי לכך, לא רק על הירח אלא גם על מאדים", הוסיף אהרונסון, המעורב בעצמו במחקרים העוסקים במערות כאלה. "הן יכולות לספק הגנה מסערות שמש חזקות כמו אלה שפקדו אותנו בחודשים האחרונים. בכדור הארץ אנו מוגנים מהן יחסית, בזכות השדה המגנטי שלנו, אבל בירח ובמאדים אין שדה מגנטי גלובלי, ורמת הקרינה באירועים כאלה עלולה להיות מסוכנת".

נוסף על ההגנה, למערות כאלה גם עשוי להיות פוטנציאל מדעי חשוב, אומר אהרונסון. "האזורים התת-קרקעיים במערים מוגנים כנראה משינויי טמפרטורה יותר מאשר פני השטח. אם היו חיים מיקרוביאליים על מאדים, אפשר לשער שהם שרדו במקומות שבהם הטמפרטורות יציבות יותר וקרות פחות, כמו בתוך מערות, כך שזה מקום מצוין לחפש אותם".