熔岩管可能是远古外星生命和未来人类探险家的避风港。

有时，熔岩流比我们看到的要多得多。在一个新鲜、贫瘠和热气腾腾的表面下，熔岩仍然可以咀嚼着进入地下，雕刻出绵延数十公里的洞穴。在地球上，这样的熔岩管(一旦冷却)对洞穴探险者来说是一个挑战。在月球和火星上，这些特征激起了行星地质学家、天体生物学家和探险家的兴趣。

除了提供了解地质历史的窗口外，熔岩管还提供了相对稳定的环境条件，而且可能比行星表面的环境更适宜居住。这可能会使这些管子吸引各种大小的生命形式，从微生物到来自地球的太空殖民者。

如果火星曾经有过生命，那么随着火星的进化和地表条件变得越来越恶劣，它可能已经进入了这样的避难所。事实上，一些研究人员认为，微生物生命可能还停留在这颗红色星球的地下避难所里。加州山景城NASA艾姆斯研究中心的行星研究员帕斯卡尔·李(Pascal Lee)说：“在火星和其他地方，熔岩管有可能决定生死。”

李说，无论在哪里发现熔岩管，它们在科学上都是充满异国情调的。他指出，如果去另一个世界的任务是为了探索这样的地下特征和地表，“这就像是花一个钱买了两个行星。”

熔岩管几乎可以从地面的任何地方形成熔岩流。稳定的低粘度熔岩流最有可能形成熔岩管。它们的形成方式类似于寒流期间河流结冰的方式。当流动的熔岩将热量流失到上面的空气中时，它的表面会冷却并凝固-但在流动的边缘，物质移动缓慢的地方，它会更快地做到这一点。他解释说，最终，熔岩流从一岸冻结到另一岸，这通过剥夺其直接向上辐射热量或被风冷却的能力来隔离底层熔岩。然后，当熔岩的来源开始减弱，或者当熔岩流咀嚼或熔化到下面的岩石中，或者两者兼而有之时，熔岩就会从管道中排出，留下一个侧面光滑、墙壁陡峭的洞穴。

熔岩流可以融化到下面的岩石中。德克萨斯大学圣安东尼奥分校(University Of Texas San Antonio)地质学家艾伦·惠廷顿(Alan Whittington)2月在德克萨斯州圣安东尼奥举行的第三届国际行星洞穴会议上发表讲话时表示，如果水流迅速而湍急，熔岩每天可以向下侵蚀多达1米(1)。因此，由大量和长寿命的水流产生的管子可能是巨大的。地球上已知的最长的熔岩管-夏威夷大岛上65公里长的Kazumura洞穴-从基拉韦厄火山几乎延伸到大海。在一些地方，管子宽21米，高18米--这个轮廓足以容纳一座大房子。

但月球和火星上的熔岩管几乎肯定更大。这些特征中的大多数可能可以追溯到30到40亿年前，当时两个天体都有频繁的火山活动。长期以来，人们一直怀疑凹槽状的地物，即蜿蜒的溪流，是坍塌的熔岩管；最近，出现了更有力的证据。轨道探测器拍摄的图像显示了通往地下洞穴的开口。通常被称为天窗，这些开口可能是当熔岩管的屋顶坍塌时形成的。月球上的第一个这样的特征-一个50米宽，几十米深的洞-是十多年前在日本SELENE轨道器拍摄的一张图像中发现的(3)。从那时起，月球上发现了更多的天窗，在火星轨道器拍摄的图像上发现了数百个可能的天窗，其中第一个拍摄于20世纪70年代中期(4)。

地球上的熔岩管的年龄从几年到几十万年甚至更久不等，比如夏威夷基拉韦厄火山山坡上的熔岩管。最新鲜的管子还没有被绘制出来，但在一些地区，人们知道它们延伸了几十公里。例如，在加利福尼亚州的熔岩床国家纪念碑里，800多个熔岩管总共延伸了至少350公里。

几十年来，研究人员一直在猜测，月球和其他地方的熔岩管可能为殖民者提供了建立生活区的绝佳空间(5)。正如加利福尼亚州帕萨迪纳市美国宇航局喷气推进实验室的地质学家劳拉·科伯在洞穴会议上解释的那样，这些管道吸引人的原因有很多。首先，环境受到保护，不受宇宙射线、太阳高能粒子和紫外线等辐射的影响。其次，岩石屋顶将成为抵御微陨石的盾牌，否则微陨石可能会刺穿宇航服和建筑物。和在地球上一样，地下环境将不受温度波动的影响。在月球上，这些变化是极端的。月球勘测轨道器在2009年至2013年收集的数据显示，月球赤道附近的温度在白天可以达到120摄氏度，在长达两周的夜晚下降到-130摄氏度。

殖民者是否真的能利用这些好处是另一个问题。惠廷顿说，考虑到天窗边缘材料可能不稳定，以及现有宇航服的流动性有限，将人放入地面的一个洞中，然后再把他们拉出来将是一个巨大的挑战。美国宇航局的李说，还有熔岩管是否安全的问题。尽管他形容在这些地貌中安家是一个浪漫的想法，但他说，“关于洞穴的事实是，它们是危险的。”在天窗附近尤其如此，那里的屋顶已经显示出坍塌的倾向。人类活动很可能会进一步破坏它们的稳定，或者导致天窗边缘的物质雪崩。李说：“探索熔岩管道可能会让人兴奋，但在里面生活并不安全。”

无论熔岩管是否为月球拓荒者提供家园，它们都将为地质研究提供大量机会。正如德克萨斯州圣安东尼奥西南研究所的天体生物学家Charity Phillips-Lander在行星洞穴会议上评论的那样，“洞穴提供了进入地下的通道，而不会增加钻探有效载荷的重量。”

作为在月球表面收集岩石和土壤活动的一部分，阿波罗宇航员从未在月球表面钻探超过2.9米。相比之下，月球天窗的墙壁可以测量数十米厚，并显示出明显的层次。科伯指出，这些层中的一些可能是古老的熔岩流，可以通过测年来显示火山活动发生的时间和频率。夹在这些地层之间的可能是由陨石撞击不断撞击形成的风化岩层或粉碎的岩石。这些层的厚度可能会帮助研究人员估计过去发生这种撞击的速度。这种撞击的速度和时间将与地球经历的大致相同，因此它们可能会在生命出现时揭示地球的环境-以及它是否在再次出现之前被扼杀了。此外，对这些物质进行详细的化学分析可能会揭示太阳风过去变化的信息，太阳风中的带电粒子会被困在风层中。追踪太阳风的历史也可以揭示地球古代气候的变化。首先，更活跃的太阳可能会释放出更多的全球变暖辐射以及大量带电粒子。

科伯和她的同事们想出了一个如何到达这些天窗地层的想法：一辆月球漫游车，它部署了一个滑轨机器人，其轮子上塞满了仪器和传感器(7，8)。在接近天窗后，研究人员敢不敢靠近洞口附近的斜坡，斜坡由松散的材料组成，陡峭程度可能高达20°-月球车在300米长的绳索上为溜溜球机器人提供电力和通信。按照目前的设想，这些仪器包括三台高分辨率相机，一台收集不同波长图像的显微镜，以及一台用于化学分析矿物的光谱仪。其他工具包括一台小型磨床，用来去除表面铜版并暴露裸露的岩石。

科伯指出，这种任务的一个很大限制是时间。着陆器将需要在月球上降落，部署月球车，并进行分析，所有这些都需要在大约14天的时间内进行，这是从月球日出到日落的时间长度。这是因为月球夜晚异常寒冷的条件可能会对脆弱的电子产品、传感器和电池造成严重破坏，使人无法确定设备是否会在下一个黎明到来时“醒来”。

由水形成的矿物的发现，以及轨道探测器、着陆器和月球车收集的其他数据表明，数十亿年前的火星比现在更温暖、更潮湿，大气也更厚。李说，如果生命曾经在这颗红色星球上进化过，如果它与地球上的生命有任何相似之处，那么它今天就不会生活在火星表面。除了寒冷和干旱外，地表还暴露在高温下。

“但是，当你观察地下的时候，突然之间，很多这样的问题都消失了，”李指出。菲利普斯-兰德对此表示同意：“如果那里存在生命，或者过去曾在那里存在过生命，那么最好将其保存在地下，远离严酷的地表条件和过程。”

就像它们在月球和地球上所做的那样，火星上的熔岩管可以提供一个相对稳定的环境。即使这种环境不适合今天的生命，它也可能是生命在一个濒临死亡的星球上的最后一次抵抗。在大型地外撞击更为普遍的时候，熔岩管也可以保护生命免受其许多毁灭性影响(9)。

菲利普斯-兰德在洞穴会议上提出，因此，NASA的目标之一应该是确定火星熔岩管中是否有任何生物指标--过去或现在生命的迹象。这样的迹象可能包括有机化学物质，它们可能在特定波长的光下发出荧光。或者它们可能是微生物群落产生的生物膜的可见残留物。新墨西哥大学阿尔伯克基分校的矿物学家迈克尔·斯皮尔德(Michael Spilde)说，如果没有这种明显的生命迹象，其他过去生命的迹象--如微生物细丝化石甚至化石细胞--可能会出现在洞穴壁上形成的矿物中，然后被保存下来(11)。

探索月球和火星上的熔岩管可能不仅会提供关于这些天体及其撞击历史的信息，还可能会提供关于地球和太阳的信息。科伯说，这些特征“就像是太阳系早期历史的时间胶囊”。

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