A volte, c’è più di un flusso di lava di quanto sembri. Sotto una superficie calda, fresca, sterile e fumante, la roccia fusa può ancora farsi strada nel terreno, scavando grotte che possono estendersi per decine di chilometri. Sulla Terra, questi tubi di lava (una volta raffreddati) sono una sfida per gli speleologi. Sulla luna e su Marte, queste caratteristiche stanno suscitando l’interesse di geologi planetari, astrobiologi ed esploratori.
Oltre a fornire una finestra sulla storia geologica, i tubi di lava offrono condizioni ambientali che sono relativamente stabili e probabilmente più ospitali rispetto a quelle che si trovano sulla superficie di un pianeta.
Ciò può rendere i tubi attraenti per le forme di vita di tutte le dimensioni, dai microbi ai coloni spaziali della Terra.
Se Marte avesse mai ospitato la vita, potrebbe essersi trasferito in un luogo di riposo mentre il pianeta si evolveva e le condizioni superficiali sono diventate sempre più dure. In effetti, alcuni ricercatori suggeriscono che la vita microbica potrebbe ancora aggrapparsi ai paradisi sotterranei del Pianeta Rosso.
“Su Marte e in altri luoghi, i tubi di lava hanno il potenziale per fare la differenza tra vita e morte”, afferma Pascal Lee, ricercatore planetario presso il NASA Ames Research Center di Mountain View, in California.
Ovunque vengano trovati i tubi di lava, saranno scientificamente esotici, dice Lee. E se una missione in un altro mondo è progettata per esplorare una tale caratteristica sotterranea e la superficie, “sarà come ottenere due pianeti al prezzo di uno”, osserva.
Cresci con il flusso
I tubi di lava possono formare quasi ovunque flussi di roccia fusa da terra. Flussi costanti di lava a bassa viscosità hanno maggiori probabilità di formare tubi di lava. Possono formarsi in modo simile a come i fiumi si ghiacciano durante un periodo di freddo. Mentre la lava fluente perde calore nell’aria sovrastante, la sua superficie si raffredda e si solidifica, ma lo fa più rapidamente ai bordi del flusso, dove il materiale si muove lentamente. Alla fine, il flusso fuso si congela da una riva all’altra, il che isola la lava sottostante privandola della capacità di irradiare direttamente il calore verso l’alto o di essere raffreddato dai venti, spiega. Quindi, quando la fonte di lava inizia a calare o quando il flusso fuso mastica o si scioglie nelle rocce sottostanti, o in entrambi, la lava fuoriesce dal condotto e lascia dietro di sé una caverna dalle pareti lisce e dalle pareti ripide.
I flussi di lava possono dissolversi nelle rocce sottostanti. Se il flusso è rapido e turbolento, la lava può erodere verso il basso fino a 1 metro ogni giorno, secondo Alan Whittington, un geologo dell’Università del Texas San Antonio, parlando alla Terza Conferenza internazionale delle grotte planetarie a San Antonio, Texas, a febbraio (1).
Quindi i tubi creati da flussi voluminosi e di lunga durata possono essere enormi. Il tubo di lava più lungo conosciuto sulla Terra – la caverna di Kazumura, lunga 65 chilometri, sulla Grande Isola delle Hawaii – si estende quasi fino al mare dal vulcano Kilauea. In alcuni punti, il tubo misura 21 metri di larghezza e 18 metri di altezza (2), un profilo abbastanza grande da contenere una casa di buone dimensioni.
Ma i tubi di lava sulla luna e su Marte sono quasi certamente più grandi. La maggior parte di queste caratteristiche risalgono probabilmente a 3-4 miliardi di anni fa, quando entrambi i corpi avevano una frequente attività vulcanica.
Le caratteristiche scanalate conosciute come rilles sinuose sono state a lungo sospettate di essere collassi di lava; e più recentemente sono emerse prove più forti.
Le immagini scattate da sonde in orbita mostrano aperture nei vuoti sotterranei. Spesso definite lucernari, queste aperture si sono probabilmente formate quando sono caduti i tetti dei tubi di lava. La prima caratteristica simile sulla luna – un buco largo 50 metri e profondo decine di metri – è stata scoperta più di un decennio fa in un’immagine catturata da Orbiter giapponese SELENE (3). Da allora sono stati trovati molti altri lucernari sulla luna e centinaia di possibili lucernari sono stati individuati su immagini scattate dagli orbiter di Marte, il primo dei quali è stato catturato a metà degli anni ’70 (4).
I tubi di lava terrestre variano nell’età da pochi anni, come quelli sulle pendici del vulcano Kilauea delle Hawaii, a qualche centinaio di migliaia di anni o più. I tubi più freschi devono ancora essere mappati, ma in alcune aree sono noti per allungare decine di chilometri. Nel monumento nazionale dei letti di lava della California, ad esempio, oltre 800 tubi di lava si estendono insieme per almeno 350 chilometri.
Habitat per l’umanità?
I ricercatori hanno ipotizzato per decenni che i tubi di lava sulla luna e altrove potessero offrire uno spazio privilegiato per la creazione di alloggi per i coloni (5). I tubi sono interessanti per molte ragioni, come ha spiegato Laura Kerber, geologa del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California, durante la conferenza sulle grotte (6). Innanzitutto, l’ambiente è protetto da radiazioni come raggi cosmici, particelle energetiche solari e luce ultravioletta. In secondo luogo, il tetto di roccia sarebbe uno scudo contro i micrometeoriti che potrebbero altrimenti perforare le tute spaziali e gli edifici. E come sulla Terra, l’ambiente sotterraneo sarebbe tamponato da sbalzi di temperatura. Sulla luna, quelle variazioni sono estreme. I dati raccolti dall’Orbiter di ricognizione lunare tra il 2009 e il 2013 rivelano che le temperature vicino all’equatore lunare possono raggiungere i 120 ° C durante il giorno e scendere a -130 ° C durante la notte di due settimane.
Se i coloni possano effettivamente trarre vantaggio da questi benefici è un’altra domanda. Considerando la probabile instabilità del materiale attorno ai bordi dei lucernari, nonché la mobilità limitata delle tute spaziali esistenti, sarebbe una grande sfida abbassare le persone in un buco nel terreno e poi farle rientrare, dice Whittington.
Poi c’è la questione se i tubi di lava siano sicuri, dice Lee della NASA. Nonostante ciò che descrive come l’idea romantica di creare una casa in queste caratteristiche, “la verità sulle grotte è che sono pericolose”, dice. Ciò è particolarmente probabile che sia vero vicino ai lucernari, dove il tetto ha già dimostrato la propensione al collasso. L’attività umana potrebbe destabilizzarli ulteriormente o causare valanghe di materiale attorno ai bordi dei lucernari. “Le tube di lava possono essere interessanti da esplorare ma non così sicure da vivere”, afferma Lee.
Paradiso per i marziani?
La scoperta di minerali formati dall’acqua, insieme ad altri dati raccolti da sonde, lander e rover in orbita, suggeriscono che miliardi di anni fa Marte era più caldo, più umido e aveva un’atmosfera più spessa di quanto non faccia oggi. Se la vita si fosse mai evoluta sul Pianeta Rosso, e se fosse qualcosa di simile alla vita sulla Terra, oggi non vivrebbe sulla superficie di Marte, dice Lee.
Oltre ad essere fredda e arida, la superficie è esposta a elevate quantità di radiazioni ultraviolette. La mancanza di un forte campo magnetico significa che i raggi cosmici e le particelle energetiche del sole sono liberi di fluire verso il basso, aumentando il rischio di radiazioni.
L’elettricità statica nelle feroci tempeste di polvere del pianeta aiuta a creare sostanze chimiche reattive chiamate perclorati che sono tossiche per qualsiasi vita terrena.
“If life exists there, or existed there in the past, it probably will be best maintained in the subsurface, away from harsh surface conditions and processes.”
—Charity Phillips-Lander
“Ma quando si osserva il sottosuolo, all’improvviso molti di questi problemi scompaiono”, osserva Lee. Phillips-Lander concorda: “Se la vita esiste lì, o esisteva lì in passato, probabilmente sarà meglio mantenuta nel sottosuolo, lontano da dure condizioni e processi superficiali”.
Proprio come fanno sulla Luna e sulla Terra, i tubi di lava su Marte potrebbero fornire un ambiente relativamente stabile. E anche se quell’ambiente non fosse adatto alla vita di oggi, avrebbe potuto essere l’ultima riserva della vita su un pianeta morente. In un momento in cui i maggiori impatti extraterrestri erano più comuni, i tubi di lava potevano anche proteggere la vita da molti dei loro effetti devastanti (9).
Quindi, uno degli obiettivi della NASA dovrebbe essere quello di determinare se ci sono bioindicatori – segni di vita passata o presente – nei tubi di lava marziani (10), ha proposto Phillips-Lander alla conferenza sulle grotte.
Tali segni potrebbero includere sostanze chimiche organiche, che potrebbero fluorescenza a determinate lunghezze d’onda della luce. Oppure potrebbero essere visibili resti di biofilm creati da comunità di microbi.
O se tali segni evidenti della vita sono assenti, altri segni della vita passata – come i filamenti microbici fossilizzati o persino le cellule fossili – potrebbero comparire all’interno di minerali che si sono formati sulle pareti delle caverne e che sono stati quindi conservati (11), afferma Michael Spilde, mineralogista presso l’Università del New Mexico ad Albuquerque.
L’esplorazione dei tubi di lava sulla luna e su Marte potrebbe fornire informazioni non solo su quei corpi e sulle loro storie di impatto, ma anche sulla Terra e sul Sole. Queste caratteristiche, afferma Kerber, sarebbero “come una capsula del tempo per la storia del primo sistema solare”.
