太空探索进入地下

这是个好问题，但还不是正确的问题。由NAU研究员JutWynne领导的国际科学家合作有许多我们需要提出和回答的问题。一旦我们弄清楚如何研究月球、火星和其他行星上的洞穴，我们就可以回到那个问题。

Wynne是洞穴生态学助理研究教授，是两项相关研究的主要作者，这两项研究都发表在地球物理研究杂志：行星的行星洞穴特别论文集中。

第一个是“行星洞穴研究中的基础科学和工程问题”，由一个由31名科学家、工程师和宇航员组成的跨学科团队完成，他们列出了198个问题，他们与另外82名太空和洞穴科学家和工程师合作，缩小了范围下降到最重要的53。

利用大量空间科学界的知识，这项工作是第一项旨在确定研究和工程优先事项以推进行星洞穴研究的研究。该团队希望他们的工作能够告知最终需要什么来支持机器人和人类前往行星洞穴(即月球和/或火星)的任务。

第二，“行星洞穴：产品和过程的太阳系视图”诞生于第一项研究。韦恩意识到没有人努力对整个太阳系的行星洞穴进行编目，这是大图拼图中的另一个重要部分。他召集了另一支行星科学家团队来解决这个问题。

“有了必要的财政投资和机构支持，在未来十年内实现这些必要进步所需的研究和技术开发是可以实现的，”Wynne说。“我希望我们现在有两篇基础论文，它们将有助于推动行星洞穴研究从扶手椅沉思练习到机器人探测行星地下。”

我们对地外洞穴的了解

他们有很多。科学家们已经在整个太阳系的11个不同的卫星和行星上发现了至少3,545个潜在的洞穴，包括月球、火星以及木星和土星的卫星。甚至在彗星和小行星上也发现了洞穴形成过程。如果周围环境允许进入地下，这将提供前所未有的科学发现机会。

这些洞穴中的发现可能是巨大的。有一天，洞穴可能会让科学家们“窥视”这些岩石和冰体的深处，这将提供对它们如何形成的见解(但也可以提供对地球如何形成的进一步见解)。当然，他们也可以掌握生活的秘密。

“许多行星表面的洞穴是寻找已灭绝或现存生命形式证据的最佳环境之一，”韦恩说。“例如，由于火星洞穴免受致命的地表辐射和猛烈风暴的影响，因此与地表相比，它们更有可能表现出更恒定的温度状态，有些甚至可能含有水冰。这使得火星上的洞穴成为最常见的洞穴之一寻找生命的重要探索目标。”

已确定可能的洞穴入口的行星体，每个行星体的特征数量在括号中提供(顶部)。月球(中)和火星(下)可能的洞穴入口的全球位置。来自Wynne等人。2022b。图片来源：AGU和地球物理研究杂志：行星。上图：在欧空局PANGAEA-X2017年宇航员培训计划的框架内，在科罗纳熔岩管(西班牙加那利群岛兰萨罗特岛)的实验室中进行实时DNA测序。ESA宇航员MatthiasMaurer与合著者AnaMiller在实验室舱内。图片来源：欧空局。

不仅仅是寻找生命——当载人任务能够探索时，这些相同的因素使洞穴成为宇航员在火星和月球上避难所的好地方。

“辐射屏蔽对于人类探索月球和火星至关重要，”退休宇航员、国际空间站前指挥官、第一篇论文的合著者LeroyChiao说。“一个可能的解决方案是为此目的利用洞穴。宇航员栖息地、EVA套装和设备的要求应考虑洞穴探索和开发，以防止太阳和银河宇宙辐射。”

关于其他行星，地球可以告诉我们什么

韦恩的主要研究领域是陆地洞穴，他说行星洞穴研究长期以来一直是近二十年来与地球上的洞穴平行的研究问题。洞穴支持独特的生态系统，这些生态系统有时与同一地区的地表生态系统完全脱节。谁能说月球或火星上的洞穴不相似?因此，他调查了很多关于地球洞穴的问题，他想知道它如何应用于其他行星。

他不是唯一建立联系的人。Wynne与NASA一起完成了多项研究项目，以帮助推进探测技术，他对洞穴栖息地的建模并不关心洞穴是地球上的还是地外的。洞穴环境有足够的相似性，可以做出合理的预测，这些预测将在选择洞穴目标进行探索时占据显着位置。

“地球深处的洞穴通常以完全黑暗、接近年平均地表温度的稳定温度、低气流或无气流以及接近水饱和的大气为特征，”他说。“其他行星体的洞穴可能表现出类似的环境条件，但这些也会受到行星体表面条件和洞穴内部结构的影响。”

SpaceRef.com和NASAWatch.com的编辑KeithCowing表示，与必须携带生存所需的一切物品相比，利用行星表面和地下的现有基础设施可能有助于人类更快地到达其他行星。

“人类已经在洞穴中生活了数十万年。然后他们在没有洞穴的情况下建造了自己的洞穴，”他说。“因此，随着人类向其他世界扩张，洞穴将提供类似的效用是很自然的。虽然全球范围内的地形改造可能是最终目标，但使用大型的、预先存在的结构，如洞穴和熔岩管可能是一种更实用的方法，可以引导技术达到处理整个行星表面所需的成熟度。”

我们现在在哪?

虽然大部分研究都是前瞻性的，但也有必要考虑目前存在哪些资源、研究和支持。许多机器人平台和仪器套件正在接受测试，但障碍出现在经常出现的地方——缺乏资金。有了足够的支持，机器人探索月球或火星洞穴的任务可能在未来五到十年内成为可能。

这项研究以过去的工作为基础，形成了一种前进的路线图;Wynne将其视为同一过程的待办事项列表。科学家和工程师回答的问题确定了为机器人探索做准备所需的任务;它还进一步展望了宇航服技术、居住模块和硬件所需的进步，这些进步将使人类能够在月球和火星的地下安全地生活和工作。

“这是行星科学中一个尚未开发的研究领域，它在寻找生命方面的重要性不容忽视，”他说。“在我们的有生之年，我们很可能会窥探火星地下，以解决这个古老的问题，‘地球以外是否存在生命?’”