Il ricercatore dell'Università dell'Arizona Jekan Thanga sta prendendo ispirazione scientifica da una fonte improbabile:il racconto biblico dell'Arca di Noè. Piuttosto che due di ogni animale, però, la sua arca a energia solare sulla luna conserverebbe semi criogenicamente congelati, spora, campioni di sperma e uova da 6,7 ​​milioni di specie terrestri.

Thanga e un gruppo dei suoi studenti universitari e laureati delineano il concetto di arca lunare, che chiamano una "polizza assicurativa globale moderna, " in un paper presentato nel fine settimana durante la IEEE Aerospace Conference.

"La Terra è per natura un ambiente volatile, " disse Thanga, un professore di ingegneria aerospaziale e meccanica presso l'UArizona College of Engineering. "Come esseri umani, abbiamo avuto una chiamata ravvicinata circa 75, 000 anni fa con l'eruzione supervulcanica di Toba, che ha causato un 1, periodo di raffreddamento di 000 anni e, secondo alcuni, si allinea con un calo stimato della diversità umana. Poiché la civiltà umana ha un'impronta così grande, se dovesse crollare, che potrebbe avere un effetto a cascata negativo sul resto del pianeta".

Cambiamento climatico, Ha aggiunto, è un'altra preoccupazione:se il livello del mare continua a salire, molti luoghi asciutti andranno sott'acqua, tra cui la Svalbard Seedbank, una struttura in Norvegia che contiene centinaia di migliaia di campioni di semi per proteggerli dalla perdita accidentale di biodiversità. Il team di Thanga crede che conservare campioni su un altro corpo celeste riduca il rischio di perdita di biodiversità se un evento dovesse causare l'annientamento totale della Terra.

Totalmente tubolare

Gli scienziati hanno scoperto una rete di circa 200 tubi di lava appena sotto la superficie della luna nel 2013. Queste strutture si sono formate miliardi di anni fa, quando i flussi di lava si scioglievano attraverso la morbida roccia sotterranea, formare caverne sotterranee. Sulla terra, i tubi di lava sono spesso di dimensioni simili ai tunnel della metropolitana, e può essere eroso dai terremoti, tettonica delle placche e altri processi naturali. Questa rete di tubi di lava lunari ha un diametro di circa 100 metri. Intatto per una stima da 3 a 4 miliardi di anni, potrebbero fornire riparo dalla radiazione solare, micrometeoriti e variazioni di temperatura superficiale.

L'idea di sviluppare una base lunare, o insediamento umano sulla luna, esiste da centinaia di anni, e la scoperta del tubo di lava ha rinnovato l'entusiasmo della comunità spaziale per il concetto. Ma la luna non è esattamente un ambiente ospitale in cui gli esseri umani possono trascorrere lunghi periodi. Non c'è acqua né aria respirabile, ed è circa meno 25 gradi Celsius, o meno 15 gradi Fahrenheit. Inoltre, non è un posto molto ricco di eventi.

D'altra parte, quelle stesse caratteristiche lo rendono un ottimo posto per conservare campioni che devono rimanere molto freddi e indisturbati per centinaia di anni alla volta.

Costruire un'arca lunare non è un'impresa da poco, ma, sulla base di alcuni "veloci, calcoli a posteriori, Thanga ha detto che non è così travolgente come potrebbe sembrare. Il trasporto di circa 50 campioni da ciascuna delle 6,7 milioni di specie richiederebbe circa 250 lanci di razzi. Ci sono voluti 40 lanci di razzi per costruire la Stazione Spaziale Internazionale.

"Non è pazzesco grande, " Thanga ha detto. "Siamo rimasti un po' sorpresi di questo."

Criogenia e levitazione quantistica

Il concetto di missione si basa su un altro progetto proposto da Thanga e dal suo gruppo, in cui robot volanti e saltellanti in miniatura chiamati SphereX entrano in un tubo di lava in squadre. Là, raccoglierebbero campioni di regolite, o polvere e roccia smossa, e raccogliere informazioni sul layout, temperatura e composizione dei tubi di lava. Questa informazione potrebbe informare la costruzione della base lunare.

Il modello del team per l'arca sotterranea include una serie di pannelli solari sulla superficie lunare che fornirebbero elettricità. Due o più vani ascensore porterebbero nella struttura, dove le piastre di Petri sarebbero state alloggiate in una serie di moduli di conservazione criogenica. Un ulteriore pozzo del montacarichi verrebbe utilizzato per trasportare il materiale da costruzione in modo che la base possa essere espansa all'interno dei tubi di lava.

Da crioconservare, i semi devono essere raffreddati a meno 180 C (meno 292 F) e le cellule staminali mantenute a meno 196 C (meno 320 F). Come riferimento per quanto freddo sia, il vaccino Pfizer COVID-19 deve essere conservato a meno 70 C, o meno 94 F. Il fatto che i tubi di lava siano così freddi, e i campioni devono essere ancora più freddi, significa che c'è il rischio che le parti metalliche della base possano congelarsi, marmellata o anche saldare a freddo insieme. Sulla terra, le compagnie aeree commerciali smettono di funzionare quando le temperature al suolo raggiungono i meno 45 - meno 50 C (meno 49 - meno 58 F).

Però, c'è un modo per sfruttare le temperature estreme usando un fenomeno ultraterreno chiamato levitazione quantistica. In questo processo, un materiale superconduttore crio-raffreddato o un materiale che trasferisce energia senza perdere calore, come fa un cavo tradizionale:galleggia sopra un potente magnete. I due pezzi sono bloccati insieme ad una distanza fissa, quindi ovunque vada il magnete, segue il superconduttore.

"È come se fossero bloccati in posizione da stringhe, ma corde invisibili, " disse Thanga. "Quando arrivi a temperature criogeniche, accadono cose strane. Alcuni sembrano semplicemente magici, ma si basano su principi fisici collaudati e testati in laboratorio ai margini della nostra comprensione".

Il design dell'arca del team utilizza questo fenomeno per far galleggiare gli scaffali dei campioni sopra le superfici metalliche e consentire ai robot di navigare attraverso la struttura sopra le tracce magnetiche.

C'è molta più ricerca da fare su come costruire e far funzionare l'arca, dall'investigare come i semi conservati potrebbero essere influenzati da una mancanza di gravità all'elaborazione di un piano per le comunicazioni di base con la Terra.

"Ciò che mi stupisce di progetti come questo è che mi fanno sentire come se ci stessimo avvicinando a diventare una civiltà spaziale, e verso un futuro non molto lontano dove l'umanità avrà basi sulla luna e su Marte, " disse Álvaro Díaz-Flores Caminero, uno studente di dottorato UArizona che guida l'analisi termica per il progetto. "I progetti multidisciplinari sono difficili per la loro complessità, ma penso che la stessa complessità sia ciò che li rende belli."