L’avventura che cambierà il futuro dell’esplorazione spaziale parte dalle profondità terrestri per raggiungere i misteriosi tubi lavici di altri mondi
Marco era solo un bambino quando guardava il cielo stellato dalla finestra della sua cameretta, sognando di esplorare mondi lontani[1].
Oggi, quarant’anni dopo, indossa una tuta spaziale e si cala nelle profondità di una grotta siciliana per prepararsi alla sua missione su Marte.
Il suo nome è inventato, ma la sua storia rappresenta una realtà concreta: l’esospeleologia, la disciplina che unisce l’esplorazione delle grotte all’astronomia, sta rivoluzionando il modo in cui ci prepariamo a esplorare il sistema solare.
La scoperta più recente nel campo conferma l’importanza crescente di questa disciplina: più di 200 grotte lunari sono state identificate dal Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA[2][3], mentre nel 2024 è stata confermata per la prima volta l’esistenza di una grotta accessibile sotto il Mare della Tranquillità[3][4]. Parallelamente, 34 astronauti di sei diverse agenzie spaziali hanno completato l’addestramento CAVES dell’ESA dal 2011[5][6], testimoniando l’efficacia delle grotte terrestri come ambiente di preparazione per le missioni spaziali. Inoltre, i tubi lavici lunari e marziani sono rispettivamente 1000 e 100 volte più grandi di quelli terrestri[7], offrendo spazi abitabili delle dimensioni di intere città.
Cos’è l’Esospeleologia: L’Incontro tra Geologia e Astronomia
L’esospeleologia rappresenta una disciplina emergente che combina lo studio delle grotte terrestri con le osservazioni astronomiche per comprendere i sistemi cavernicoli presenti su altri corpi celesti[8].
Questa scienza interdisciplinare si basa sull’analisi comparativa tra le formazioni geologiche terrestri e quelle identificate su Luna, Marte e altri satelliti del sistema solare.
Le ricerche condotte dall’Università di Bologna e dall’Università di Padova hanno stabilito parametri di confronto tra i tubi lavici terrestri e quelli extraterrestri[9][7].
Francesco Sauro, speleologo e promotore dei programmi ESA CAVES e PANGAEA, spiega come “i tubi lavici si possono trovare sul pianeta Terra, ma anche nel sottosuolo della Luna e di Marte, secondo le immagini ad alta risoluzione dei lucernari dei tubi lavici scattate da sonde interplanetarie”[7].
L’approccio metodologico dell’esospeleologia prevede l’utilizzo di modelli digitali del terreno ottenuti attraverso immagini stereoscopiche satellitari e altimetria laser acquisite da sonde interplanetarie[9].
Questi dati vengono confrontati con rilievi topografici di morfologie di collasso presenti sulla superficie terrestre e scansioni laser dell’interno dei tubi lavici in località come Lanzarote e le Galápagos.
Tubi di Lava: Le Autostrade Sotterranee di Luna e Marte
I tubi di lava rappresentano condotti sotterranei formati dal raffreddamento della superficie di colate laviche mentre il materiale fuso continua a scorrere all’interno[10].
Su Luna e Marte, questi tubi raggiungono dimensioni impressionanti: possono estendersi per oltre 40 chilometri di lunghezza con volumi totali superiori a un miliardo di metri cubi sulla Luna[7].
Le dimensioni eccezionali di questi condotti sono spiegate dalla minore attrazione gravitazionale su Luna e Marte[7].
“la cosa più importante è che, nonostante l’impressionante dimensione dei tunnel lunari, essi rimangono ben entro la soglia di stabilità del tetto a causa di una minore attrazione gravitazionale“[7].
La conferma dell’esistenza di questi tubi è arrivata nel 2024 con la scoperta di una grotta accessibile nel Mare della Tranquillità[3].
Leonardo Carrer dell’Università di Trento, primo autore dello studio pubblicato su Nature Astronomy, ha utilizzato i dati radar dello strumento Mini-RF del Lunar Reconnaissance Orbiter per mappare una cavità lunga decine di metri[11][4].
Protezione dalle Radiazioni e Temperature Stabili: I Vantaggi delle Grotte Spaziali
Le grotte su Luna e Marte offrono vantaggi significativi per la futura esplorazione umana[7].
La principale caratteristica protettiva riguarda la schermatura dalle radiazioni cosmiche e solari, che rappresentano una delle maggiori minacce per gli astronauti[12][13].
Le misurazioni effettuate dalla missione cinese Chang’e 4 hanno rivelato che la superficie lunare è esposta a 1369 microsievert di radiazioni al giorno[13].
Le grotte lunari potrebbero fornire una protezione naturale da questa esposizione, fungendo da scudi contro le radiazioni letali in assenza di un campo magnetico protettivo[12].
Oltre alla protezione radiologica, questi ambienti sotterranei mantengono temperature più stabili rispetto alla superficie[14].
Andrew Wilcoski dell’Università del Colorado a Boulder ha spiegato che “le grotte lunari non subiscono i forti sbalzi di temperatura tipici della superficie lunare, rendendole potenzialmente adatte per insediamenti umani“[14].
I tubi lavici offrono anche protezione dagli impatti di micrometeoriti che colpiscono frequentemente le superfici dei corpi planetari privi di atmosfera[7].
Questa schermatura naturale potrebbe eliminare la necessità di costruire strutture protettive complesse per le future basi spaziali.
Alla Ricerca di Vita nelle Caverne Extraterrestri
La ricerca di forme di vita microbica nelle grotte extraterrestri rappresenta una delle frontiere più promettenti dell’astrobiologia[15][16].
Studi condotti sui tubi lavici terrestri hanno rivelato la presenza di biosignature conservate, indicando attività microbica passata[15].
Il progetto Hraumasir, condotto da Francesco Sauro nei tubi di lava dell’Islanda, ha dimostrato come diverse sezioni delle grotte ospitano distinte comunità microbiche[16].
Alcuni di questi microorganismi prosperano sull’ossidazione di materiali inorganici come zolfo e ferro, suggerendo che forme di vita simili potrebbero essere i primi colonizzatori di ambienti estremi sia sulla Terra primitiva che su altri pianeti.
La ricerca condotta a Lanzarote ha identificato biosignature conservate, tra cui solfati di calcio e sodio, che indicano attività microbica passata[15][17][18].
Bogdan P. Onac dell’Università della Florida del Sud, coordinatore dello studio, ha evidenziato come “la roccia vulcanica all’interno dei tubi ha creato un ambiente protettivo, preservando i minerali e i composti organici dall’erosione“[18].
Questi risultati hanno implicazioni significative per l’astrobiologia, suggerendo che i tubi lavici marziani, similmente protetti e probabilmente ricchi di minerali solfati, potrebbero contenere segni di vita microbica passata[15].
Speleologi come Mentori degli Astronauti: Il Programma CAVES
Il programma CAVES (Cooperative Adventure for Valuing and Exercising human behaviour and performance Skills) dell’ESA rappresenta il ponte concreto tra speleologia ed esplorazione spaziale[19][5].
Dal 2011, sei edizioni del programma hanno addestrato 34 astronauti di sei diverse agenzie spaziali: ESA, NASA, JAXA, ROSCOSMOS, CSA e CNSA[5][6].
Loredana Bessone, responsabile del progetto CAVES, ha spiegato l’origine del programma: “Mi era balenata questa idea di capire come preparare gli astronauti per diventare membri efficienti e affidabili per voli ed esplorazioni di lunga durata”[20].
L’addestramento prevede tre settimane di formazione, di cui sei giorni di permanenza ininterrotta in grotta per esplorare, documentare ed effettuare ricerca scientifica[19][21].
L’ambiente ipogeo riproduce le condizioni estreme dello spazio attraverso isolamento, gestione del rischio, comunicazione limitata e necessità di collaborazione in ambienti ostili[19].
Gli astronauti affrontano buio totale, difficoltà di orientamento, spazi angusti e distorsione della percezione sensoriale, componenti fondamentali dell’addestramento che cambiano il modo di percepire tempo e spazio[19].
Il programma ha ottenuto riconoscimenti da parte di tutti gli astronauti partecipanti, molti dei quali hanno successivamente viaggiato sulla Stazione Spaziale Internazionale o sono stati assegnati a future missioni lunari nel programma Artemis[6].
Joe Acaba e Jessica Meir, veterani del programma CAVES, fanno parte della squadra NASA selezionata per tornare sulla Luna[6].
Le Grotte di Falvaterra nel Lazio sono state recentemente candidate come sito di addestramento per il programma, dopo un sopralluogo condotto da dirigenti ESA nell’ottobre 2024[22].
Loredana Bessone e Samuel Payler hanno valutato le caratteristiche del sistema ipogeo per utilizzi futuri nel programma CAVES PANGAEA.
L’esospeleologia rappresenta più di una disciplina scientifica emergente: è la chiave per comprendere e colonizzare i mondi sotterranei del sistema solare.
Dalle grotte siciliane dove Marco si addestra, ai tubi lavici marziani dove potrebbe un giorno stabilire una base permanente, questa scienza interdisciplinare sta tracciando il percorso per la prossima grande avventura dell’umanità nello spazio.
Fonti
[1] Curiosity studia le formazioni “boxwork” su Marte – Scintilena https://www.scintilena.com/curiosity-studia-le-formazioni-boxwork-su-marte-tracce-di-acque-sotterranee-nel-cratere-galele-strutture-geologiche-rivelano-unattivita-idrica-prolungata-nel-sottosuolo-mar/07/01/
[2] A caccia di grotte sulla Luna, 50 anni dopo i primi esploratori https://www.scintilena.com/a-caccia-di-grotte-sulla-luna-50-anni-dopo-i-primi-esploratori/07/20/
[3] Scoperta una nuova Grotta Sotto la Superficie Lunare – Scintilena https://www.scintilena.com/scoperta-una-grotta-sotto-la-superficie-lunare-nuove-prospettive-per-le-future-missioni/07/16/
[4] Scoperta una grotta sulla Luna nel Mar Tranquillitatis – UNINT https://atuttomondo.unint.eu/2024/07/19/scoperta-una-grotta-sulla-luna-nel-mar-tranquillitatis/
[5] CAVES | milesbeyond.it https://milesbeyond.it/it/caves-dalle-grotte-allo-spazio/
[6] Dalle grotte alle stelle: con ESA CAVES le spedizioni speleologiche … https://magazine.unibo.it/archivio/2021/04/30/dalle-grotte-alle-stelle-con-esa-caves-le-spedizioni-speleologiche-diventano-missioni-spaziali
[7] Tubi lavici sulla Terra, sulla Luna e su Marte – media inaf https://www.media.inaf.it/2020/08/07/tubi-lavici-luna-marte/
[8] Grotte nel Cielo: Un Viaggio Scientifico dalla Terra alla Luna, a … https://www.scintilena.com/grotte-nel-cielo-un-viaggio-scientifico-dalla-terra-alla-luna-a-marte-e-oltre/02/16/
[9] Sulla Luna e su Marte ci sono tubi lavici grandi abbastanza da poter … https://magazine.unibo.it/archivio/2020/07/24/sulla-luna-e-su-marte-ci-sono-tubi-lavici-grandi-abbastanza-da-poter-ospitare-basi-planetarie
[10] Lava tubes e il futuro delle esplorazioni spaziali su Luna e Marte https://ilbolive.unipd.it/it/news/scienza-ricerca/lava-tubes-futuro-esplorazioni-spaziali-luna-marte
[11] La scoperta della prima grotta sulla Luna – Il racconto di Leonardo … https://www.astrospace.it/2024/10/08/la-scoperta-della-prima-grotta-sulla-luna-il-racconto-di-leonardo-carrer/
[12] La Cicatrice Serpeggiante di Marte: Un Nuovo Studio Rivela Dettagli … https://www.scintilena.com/la-cicatrice-serpeggiante-di-marte-un-nuovo-studio-rivela-dettagli-sorprendenti/07/12/
[13] La nuova corsa all’esplorazione lunare – OggiScienza https://oggiscienza.it/2021/01/27/nuova-corsa-esplorazione-lunare/index.html
[14] Ricostruiti 700 metri quadri di Superficie Lunare sulla Terra per l … https://www.scintilena.com/ricostruita-una-replica-del-suolo-lunare-per-laddestramento-spaziale/09/28/
[15] Nuovi studi sulle grotte vulcaniche precedono la Ricerca di Vita su … https://www.scintilena.com/nuovi-studi-sulle-tubi-lavici-avanzano-la-ricerca-di-vita-su-marte/11/21/
[16] Fagradalsfjall: Un Viaggio All’Interno Delle Grotte Più … – Scintilena https://www.scintilena.com/fagradalsfjall-un-viaggio-allinterno-delle-grotte-piu-giovani-della-terra/05/28/