Want ook onder het maanoppervlak valt nog veel te ontdekken..

Dankzij beelden gemaakt door maanorbiters weten we al geruime tijd dat ook op de maan grotten te vinden zijn. Sommige zijn tientallen meters diep. En anderen lijken zelfs toegang te verschaffen tot zogenoemde lavatunnels die mogelijk kilometers breed en tientallen kilometers lang zijn.

Ideeën
Het maakt natuurlijk nieuwsgierig. Want hoe zien die grotten en tunnels er van binnen uit? Ook de Europese ruimtevaartorganisatie ESA is daar nieuwsgierig naar. En in 2019 riep deze wetenschappers wereldwijd op om met ideeën te komen voor de verkenning van grotten en lavatunnels op de maan.

Er kwamen heel wat ideeën binnen. Vijf ervan werden vorig jaar geselecteerd en aan nader onderzoek onderworpen. Op basis van dat onderzoek heeft ESA besloten dat er – wanneer we meer over deze grotten en lavatunnels te weten willen komen – eigenlijk drie mogelijke scenario’s zijn. Eén: je onderzoekt de grotten voor zover mogelijk vanaf het oppervlak. Twee: je laat vanaf het oppervlak een sonde in een grot zakken om het eerste deel van de grot te verkennen. En drie: je zet rovertjes in om de uitgestrekte lavatunnels in kaart te brengen en onderzoeken.

Hier zie je drie afbeeldingen van dezelfde grot op de maan. De foto’s zijn gemaakt door NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter. De grot is zo’n 34 meter diep en 65 bij 90 meter breed. Mogelijk biedt deze grot toegang tot een lavatunnel. Deze 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. Afbeelding: NASA / GSFC / Arizona State University.

Nog twee ideeën
Om dergelijke missies werkelijkheid te laten worden, heeft ESA nu besloten om met twee van de vijf resterende ideeën verder te gaan. Beide ideeën richten zich op het tweede scenario dat we hierboven schetsten: het verkennen van het eerste deel van een grot en eventueel een klein stukje van de lavatunnel waarin deze grot uitmondt.

Bolvormige sonde
Het eerste idee is ingediend door wetenschappers van de universiteit van Würzburg. De onderzoekers zien een compacte, cirkelvormige sonde voor zich die uitgerust is met camera’s en een radarsysteem. Een maanlander of -rover kan de sonde zo in een grot laten zakken, alwaar deze de ingang en wanden van de grot kan bestuderen. Bovendien zou deze wanneer de grot uitkomt in een lavatunnel, een stukje van die tunnel in kaart kunnen brengen.

De bolvormige sonde bedacht door onderzoekers van de universiteit van Würzburg. Afbeelding: Universiteit van Würzburg.

Robots
Het tweede idee is bedacht door onderzoekers van de universiteit van Oviedo. Zij zijn voornemens een zwerm robots los te laten in de grotten op de maan. Dat klinkt een stuk eenvoudiger dan het is. Want omdat er geen zonlicht en dus zonne-energie onder het maanoppervlak voorhanden is, moesten de onderzoekers goed nadenken over de vraag hoe ze die robots van energie gaan voorzien. Hun idee is om de robots draadloos op te laden met behulp van op het oppervlak opgewekte zonne-energie die via de kraan die gebruikt wordt om de robots in de lavatunnels te brengen, onder de grond wordt gebracht.

De kraan die robots onder het oppervlak brengt, zou de robots ook van energie kunnen voorzien. Afbeelding: Universiteit van Oviedo.

EL3
Gekeken wordt nu hoe beide ideeën gecombineerd kunnen worden met plannen voor de European Large Logistics Lander (EL3). Deze door ESA bedachte maanlander moet aan het eind van dit decennium voor het eerst gelanceerd worden en kan in de decennia erna voor verschillende doeleinden – van wetenschappelijk onderzoek tot het afleveren van voorraden of maanrovers – worden ingezet. Ook wordt er hard nagedacht over concrete uitdagingen die een ondergrondse missie met zich meebrengt. Denk bijvoorbeeld aan het hierboven al even aangestipte energieprobleem. Maar ook aan de vraag hoe men vanaf de landingsplek – die om veiligheidsredenen niet te dicht bij de grotten mag liggen – bij de ingang van de grotten moet komen.

Een artistieke impressie van de EL3. Afbeelding: ESA / ATG-Medialab.

Door de ideeën van de twee onderzoeksgroepen verder te verkennen, hoopt ESA de haalbaarheid ervan beter in te kunnen schatten en een route uit te stippelen die er uiteindelijk toe leidt dat we een kijkje onder de maangrond kunnen nemen. Hoewel het nog wel even duren kan voor we ons aan de eerste onder het maanoppervlak gemaakte beelden kunnen vergapen, lijkt inmiddels wel vast te staan dat de geheimen die de grotten en lavatunnels op de maan herbergen, hun langste tijd gehad hebben. Ruimtevaartorganisaties zien namelijk grote mogelijkheden als het om deze ondergrondse ruimtes gaat. Zo kunnen ze in de toekomst wel eens gebruikt worden om toegang te krijgen tot water en andere grondstoffen die maankolonisten nodig hebben. Daarnaast kunnen de tunnels en grotten ook weleens heel geschikt zijn als woonplaats; astronauten zijn er veilig voor kosmische straling, zonnestraling en micro-meteorieten. Bovendien schommelen de temperaturen in de grotten niet zo sterk als op het oppervlak.

De verkenning van de grotten en lavatunnels wordt dan ook gezien als een logische stap in de richting van langdurige bemande missies naar de maan. En ietsje later ook naar Mars; de rode planeet beschikt namelijk eveneens over lavatunnels. Claustrofobisch zou je er niet worden; recent onderzoek suggereert dat zowel op de maan als op Mars lavatunnels te vinden zijn die groot genoeg zijn om complete steden te herbergen.