Tubes de lave, grottes souterraines créées par l'activité volcanique, pourrait fournir des habitats protégés assez grands pour abriter des rues sur Mars ou même des villes sur la lune, selon les recherches présentées au Congrès européen des sciences planétaires (EPSC) 2017 à Riga. Une autre étude montre comment la prochaine génération d'orbiteurs lunaires pourra utiliser le radar pour localiser ces structures sous la surface de la lune.

Les tubes de lave peuvent se former de deux manières :des tubes surcroisés se forment lorsque de la lave à faible viscosité s'écoule assez près de la surface, développer une croûte dure qui s'épaissit pour créer un toit au-dessus du flux de lave en mouvement. Lorsque les éruptions se terminent, le conduit est drainé en laissant un tunnel à quelques mètres sous la surface. Les « tubes gonflés » sont des structures complexes et profondes qui se forment lorsque de la lave est injectée dans des fissures existantes entre des couches de roche ou des cavités provenant de coulées précédentes. La lave se dilate et laisse un énorme réseau de galeries connectées en forçant son chemin vers la surface. se trouvent dans de nombreuses zones volcaniques sur Terre, dont Lanzarote, Hawaii, Islande, Nord du Queensland en Australie, La Sicile et les îles Galapagos. Les réseaux souterrains de tubes peuvent atteindre jusqu'à 65 kilomètres. Les missions spatiales ont également observé des chaînes de fosses effondrées et de « lucarnes » sur la Lune et Mars qui ont été interprétées comme des preuves de tubes de lave. Récemment, la mission GRAIL de la NASA a fourni des données de gravité détaillées pour la lune qui suggèrent la présence d'énormes vides souterrains liés à des tubes de lave sous la mer lunaire, plaines de basalte formées lors d'éruptions volcaniques au début de l'histoire de la lune.

Maintenant, des chercheurs de l'Université de Padoue et de l'Université de Bologne en Italie ont réalisé la première comparaison systématique de candidats tubes de lave sur Terre, lune et Mars, basé sur des modèles numériques de terrain (MNT) haute résolution créés à partir de données provenant d'instruments spatiaux.

"La comparaison des terrestres, les exemples lunaires et martiens montrent que, comme on peut s'y attendre, la gravité a un grand effet sur la taille des tubes de lave. Sur Terre, ils peuvent mesurer jusqu'à trente mètres de diamètre. Dans l'environnement de gravité inférieure de Mars, nous voyons des preuves de tubes de lave de 250 mètres de largeur. Sur la Lune, ces tunnels peuvent avoir un kilomètre ou plus de diamètre et plusieurs centaines de kilomètres de long, " dit le Dr Riccardo Pozzobon, de l'Université de Padoue. "Ces résultats ont des implications importantes pour l'habitabilité et l'exploration humaine de la Lune mais aussi pour la recherche de vie extraterrestre sur Mars. Les tubes de lave sont des environnements à l'abri du rayonnement cosmique et protégés des flux de micrométéorites, potentiellement fournir des habitats sûrs pour les futures missions humaines. Ils sont aussi, potentiellement, assez grand pour des établissements humains assez importants - vous pourriez faire entrer la majeure partie du centre-ville historique de Riga dans un tube de lave lunaire."

Les travaux de Pozzobon et de ses collègues sont déjà utilisés dans le programme de formation des astronautes de l'Agence spatiale européenne. Les équipes animent une formation en géologie planétaire appelée PANGEA pour les astronautes et ingénieurs de l'Agence spatiale européenne. Le projet PANGEA a inclus une sortie sur le terrain et une campagne d'essais dans des tubes de lave aux Canaries pour familiariser les astronautes avec les recherches géologiques qu'ils pourraient effectuer lors de futures missions sur la Lune ou sur Mars, ainsi que pour tester les systèmes techniques et opérationnels. En particulier, PANGEA s'est concentré sur l'utilisation des technologies laser pour caractériser le tube de lave Corona, un tunnel de 8 kilomètres de long sur Lanzarote.

Cependant, l'analyse des tubes de lave avec des DEM nécessite qu'un effondrement ou une perforation d'une météorite révèle la présence du tunnel caché. Les instruments de télédétection conventionnels ne peuvent pas détecter et caractériser les tubes de lave, car ils ne peuvent pas acquérir de mesures sous la surface.

Dans une conférence séparée à EPSC, Leonardo Carrer et ses collègues de l'Université de Trente ont présenté un concept de système radar spécialement conçu pour détecter des tubes de lave sur la lune depuis l'orbite. Le radar sonde sous la surface lunaire avec des ondes électromagnétiques à basse fréquence et mesure les signaux réfléchis. Cet instrument radar pourrait déterminer avec précision la composition physique, la taille et la forme des grottes et obtenir une carte globale de leur emplacement.

« Les études que nous avons développées montrent qu'un système de sondage multifréquence est la meilleure option pour détecter des tubes de lave de dimensions très différentes. Les simulations électromagnétiques montrent que les tubes de lave ont des signatures électromagnétiques uniques, qui peuvent être détectés depuis l'orbite quelle que soit leur orientation par rapport à la direction du mouvement du radar. Par conséquent, une mission emportant cet instrument permettrait une étape cruciale vers la recherche d'habitats sûrs sur la Lune pour la colonisation humaine, " dit Carrer.