Snímek odvrácené strany Měsíce odhalil vulkanickou oblast, vytvořenou vyvřelým křemičitým magmatem. Neobvyklá poloha oblasti s vysokou koncentrací radioaktivního thoria, umístěné mezi velkými a starými krátery po dopadech vesmírných těles i překvapivé složení magmatu, je vzrušující stopou při odkrývání dalších tajemství Měsíce.

Analýza snímku odhalila, že se jedná o relativně malou vulkanickou oblast, vytvořenou vyvřelým křemičitým magmatem s vysokou koncentrací radioaktivního prvku thoria, posazenou mezi Belkovičův a Comptonův kráter. Ty byly poprvé objeveny sondou Lunar Prospector v roce 1998.

Když byla data naměřená spektrometrem přenesena do mapy, jeví se tato Compton-Belkovičova thoriová anomálie jako kruhová oblast s nejvyšší koncentrací thoria v jeho středu.

Co všechno ještě o Měsíci nevíme?

Nedávná pozorování pomocí výkonné optické kamery sondy NASA Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) umožnily vědcům rozlišit překvapivé detaily pozůstatků sopečné činnosti v terénu ve středu oblasti.

„Existence takové sopečné oblasti donutí vědce změnit představy o měsíční vulkanické historii,“ říká Bradley Jolliff, PhD., profesor Washington University v St. Louis v USA. „Najít důkazy o tak neobvyklém složení povrchu tam, kde bylo nalezeno, a navíc s možností, že vzniklo relativně nedávnou sopečnou činností, je docela převratný výsledek a dává nám spoustu materiálu k přemýšlení o měsíční historii.“.

Moře čedičové lávy

Podle často citované představy byl Měsíc vytvořen, když se pradávná Země srazila s Theiou, tělesem velikosti Marsu a 11–14 % hmotnosti Země asi před 4 500 000 000 let. Z cákance taveniny vymrštěného na oběžnou dráhu vznikl pekelný svět.

Vířící oceán žhoucí hmoty. Neměl však atmosféru a byl malý. Proto masy magmatu chladly rychle.

V průběhu 100 000 000 let, během procesu chladnutí, vykrystalizovaly z magmatu lehčí minerály, jako například živce, a stoupaly vzhůru. Nakonec vytvořily velké masy měsíčních vrcholů.

Minerály s vyšší hustotou a obsahem železa a hořčíku podle této představy sestoupily do hlubších vrstev a formovaly horní část měsíčního pláště pod kůrou.

Kde se vzaly na Měsíci pole a dómy?

Po krystalizaci a oddělení kůry a pláště zřejmě následovala ještě vlna vulkanické aktivity v době před 3–4 miliardami let (viz box), kdy se čedičové lávy z nitra Měsíce dostávaly na povrch, plnily staré impaktní krátery a jiné prohlubeniny a vytvářely oblasti, kterým pro tmavou barvu čedičů říkáme měsíční moře.

Když si představujeme vulkány na Měsíci, máme však na mysli něco zcela jiného, než představuje vulkanismus pozemský. Měsíc je malé těleso, na němž neexistuje jev, který by se dal nazvat „recyklací“ materiálu pevninských desek, jako se to děje na Zemi.

Vývěry lávy měly jiné složení, nižší viskozitu a netvořily tedy vysoké mohutné krátery, ale plošné útvary, pole, trhliny, lávová koryta nebo tzv. lávové dómy, které vypadají jako mírně vyvýšené boule.

Drsná odvrácená tvář

Jednou ze záhad bylo nerovnoměrné rozdělení čedičových vývěrů na povrchu Měsíce, protože je jimi pokryta přibližně třetina přivrácené strany, zatímco na odvrácené straně je jich mnohem méně. Navíc téměř všechny stopy vulkanické činnosti na Měsíci mají více čedičový charakter než křemičitý. Obsahují tedy spíše železo a hořčík než křemík a hliník.

Profil přivrácené strany je také poměrně nízký a plochý, zatímco odvrácená strana je členitá a hornatá s mnohem silnější kůrou.

Členitost přičítají vědci tomu, že díky vázané rotaci, tedy tomu, že jedna polokoule Měsíce je stále odvrácená od Země a vystavená dopadům asteroidů a meteoritů.

Zajímavé vysvětlení nabídla nedávno zveřejněná studie, navazující na zmíněnou teorii vzniku Měsíce vesmírnou srážkou. Podle ní se vytvořily dva satelity, které zpočátku obíhaly Zemi spořádaně společně, ale jak se jejich dráha vzdalovala od Země, došlo při relativně nízké rychlosti k jejich střetu.

Vlídná kolize dvou satelitů

Vzhledem k podmínkám proběhla kolize mírně, nevytvořil se dramaticky impaktní kráter, ale menší těleso se „rozplesklo“ o větší jako lívanec a stalo se další vrstvou jeho kůry, v tom místě desítky kilometrů silné.

„Náš model souhlasí i s tím, co je známo o dynamické stabilitě takového systému, načasování chlazení Měsíce a věku měsíčních hornin,“ říká jeden z autorů této teorie, Erik Asphaug, profesor na Kalifornské Univerzitě v americkém Santa Cruz.

Další modely, které se pokoušejí vysvětlit měsíční pohoří na odvrácené straně např. naznačují, že spíše než kolize byly za formování měsíční kůry různé tloušťky zodpovědné slapové síly, tedy druhotný efekt gravitační síly Země.

Pro tuto chvíli však neexistuje dostatek údajů pro to, rozhodnout, který z alternativních modelů nabízí lepší vysvětlení pro měsíční dvojakosti.

Vzácné prvky v měsíčních kapsách

A co objasní rozdíly ve složení kůry Měsíce? Ještě nedávno byly obecně rozlišovány dva typy povrchu, temná „moře“ a světlé vrchoviny. „Světlé“ horniny jsou tvořené hlavně plagioklasem, obsahují železo, hořčík a hliník.

Mezi světlé horniny patří i zvláštní typ hornin nazvaný KREEP, pro který je charakteristická přítomnost draslíku, na Zemi vzácných prvků a fosforu (K – draslík, REE – rare earth elements – na Zemi vzácné prvky, P – fosfor).  Důležitým znakem hornin KREEP jsou i vysoké koncentrace radioaktivních prvků uranu a thoria.

Ty byly součástí oceánu magmatu, ovšem při jeho tuhnutí se nezačlenily do vytvářející se krystalické struktury a vytvořily ložiska (jakoby kapsy) v povrchových vrstvách mezi kůrou a pláštěm.

Trvanlivost miliard let

„Moře“ jsou tvořena čediči, vznikala z málo viskózního magmatu, který vyvěral na měsíční povrch v době před asi 4,5–1 miliardou let.

Teprve relativně nedávno bylo základní rozlišení na horniny moří a pevnin rozšířeno. Vznikl koncept tří různých typů povrchu s výrazně odlišnou geologickou historií. Na přivrácené straně je totiž častý typ hornin KREEP, zahrnující většinu čedičové sopečné činnosti na Měsíci.

Třetí typ terénu proto nazvali vědci Procellarum KREEP Terrane (PKT). Obsahuje vysoké koncentrace thoria i dalších radioaktivních prvků, jejichž rozpadem vzniká teplo, a to může souviset i se sopečnou činností v dané oblasti.

Podivný jev na neobvyklém místě

V PKT se také vyskytuje vzácnější forma vulkanické činnosti, která obsahuje vyvřelé horniny bohaté na oxid křemičitý. Tyto vulkanické vrstvy jsou podle svých spektrálních charakteristik známé jako „červené skvrny“.

Když však Lunar Prospector odhalil thoriovou anomálii na odvrácené straně Měsíce, izolovanou a vzdálenou od PKT na opačné polokouli, byli vědci zvědaví, co to znamená. „Teprve když Lunar Reconnaissance Orbiter přinesl přesnější data, mohli jsme konečně analyzovat obraz ve vysokém rozlišení,“ říká profesor Bradley Jolliff.

V centru této oblasti, nazvané Compton-Belkovičova thoriová anomálie, je malý sopečný komplex o průměru asi 25 km. Pro představu to je zhruba oblast zahrnující Prahu a okolní vesnice.

Sopky zvláštního tvaru

Pomocí trojrozměrného zobrazení při vysokém rozlišení vytvořili vědci model a zkoumali pak krátery, aby vyloučili možnost, že byly vytvořeny dopadem cizích těles. To se jim skutečně podařilo, jeden z útvarů má např. na vrcholu plošinu se širokou středovou propadlinou příznačnou pro sopky.

Pokud víme, že se jedná skutečně o sopky, pak jejich neobvykle strmý tvar je stopou ke složení lávy, která je vytvořila. Zatímco čedičové lávové dómy mají sklon svahů méně než 7 stupňů, sopky v oblasti Compton-Belkovičovy thoriové anomálie mají podstatně strmější svahy, asi 20–25 stupňů. Láva, jež je vytvořila, musela být tedy podstatně viskóznější.

Neobvykle horká stopa

Další stopu poskytla data z přístroje Diviner LRO (The Diviner Lunar Radiometer Experiment, DLRE), který má za úkol měřit vyzařování tepla, termální emise z měsíčního povrchu. Díky vysokému rozlišení byly odhaleny zajímavé detaily, umožnila identifikovat nejen geologické rysy vulkanické činnosti, ale specificky mnohem vzácnější křemičité vulkanické činnosti, signalizující přítomnost hornin, jako je žula nebo ryolit.

„To je velmi neobvyklé,“ říká Jolliff. „Existuje jen asi půl tuctu dalších míst na Měsíci, která mají vyšší obsah křemenných hornin.“ Bradley Jolliff a jeho tým navíc podle naměřených dat uvažují o tom, že nově objevená vulkanická provincie může být o mnoho mladší než většina sopečných útvarů v Procellarum KREEP Terrane.

Měsíc má své zdroje

„Nemáme způsob, jak získat absolutní data a hypotézu prověřit, protože nemáme měsíční horniny z této anomálie v rukou,“ konstatují vědci. „Ve sledované oblasti je relativně nemnoho kráterů, ale vypadají velmi mladě.

Jsme schopni identifikovat velmi detailní strukturu, která nebyla rozbita a poničena dopady asteroidů.“.

Je ovšem otázka, kde by se vzala energie potřebná k vytvoření vývěru magmatu, v pozdějších obdobích vývoje Měsíce by už pravděpodobně stěží stačilo teplo, vznikající rozpadem radioaktivních prvků.

Vědci se pustili do poměrně odvážných spekulací o tom, že Měsíc by mohl mít ještě horké vnější jádro, ze kterého by mohly přicházet pulzy tepla. Teplo z hlubin pláště by pak podle jejich modelu mohlo roztavit ložiska horniny typu KREEP ve spodní části kůry, vzniklé krystalizací původního magmatu.

Potvrdí se nejoblíbenější hypotéza?

Svou představu přirovnávají k modelu pozemské sopky Novarupta v Národním parku a rezervace Katmai na Aljašce z roku 1912 nebo ke štítovým vulkánům na Havajských ostrovech.

„To je zatím moje nejoblíbenější hypotéza o tom, co se stalo,“ říká s nadsázkou Bradley Jolliff. „To, co ale potřebujeme, je testovat tuto i všechny další hypotézy o Měsíci dalšími průzkumy našeho nejbližšího a geologicky velmi, velmi zajímavého kosmického souseda.“.

Možná něco napoví už dvojice sond mise GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory), která odstartovala z mysu Canaveral na Floridě 10. září 2011. První sonda by měla dosáhnout Měsíce posledního dne roku 2011, druhá o den později, první den roku 2012.

Měsíc klame tělem?

*Až 5 300 000 000 let je prý starý Měsíc! Ukazují to výsledky zkoumání kousku měsíční horniny, které byly předloženy v roce 1973 na Konferenci o Měsíci. To by znamenalo, že Měsíc je podstatně starší než naše planeta.

*Vědci z dánské University of Copenhagen a americké California Institute of Technology (Caltech) ovšem přišli s výsledky, které tvrdí opak.

*Jejich práce je založena na stanovení izotopů wolframu, vznikajících rozpadem hafnia 182, které mohou napovědět, zda se kovová jádra a kamenité povrchy impaktních těles navzájem promíchaly.

*Podle původních předpokladů se Měsíc vytvořil přibližně před 4,5 miliardy let, podle tvrzení této studie je podstatně mladší. Tedy nejen Měsíc, i Země by pak vznikly až 150 000 000 let po vzniku Sluneční soustavy, nikoliv 30 000 000, jak se předpokládá.

… aneb cokoliv chcete

Měsíc si z nás tak trochu dělá legraci, to, co o něm víme, je i bohatým zdrojem inspirace pro velmi divoké spekulace. Jaké? Průměrná hustota Měsíce je asi 3,34 g/cm3 (Země 5,5 g/cm3) a Měsíc také rezonuje.

To bylo podle některých zdrojů naměřeno při dopadu různých částí kosmických sond i asteroidů na povrch Měsíce. Po dopadu velkého asteroidu v roce 1972 se prý tlaková vlna šířící se měsíčním tělesem z jeho hlubin nevrátila, jak by bylo u kompaktního tělesa možno předpokládat.

Od dohadů o dutině nebo dutinách v nitru Měsíce je jen krůček k teorii umělého satelitu Země, vytvořeného mimozemskou civilizací a umístěného s dokonalou synchronizací na oběžnou dráhu (v tom případě bychom vypouštěním lunárních sond tak trochu šťourali do vosího hnízda?) Nedomníváme se, že takové spekulace jsou argumentem pro ukončení zajímavých výzkumných projektů.

Noční světlo i hodiny

Když si uvědomíme, jak viděl pravěký člověk Měsíc, nepřekvapí nás, že je mu věnováno tolik božstev a mýtů. Objevuje se ve dne i v noci, ale jen někdy a pokaždé jinde a mění tvar. Zatímco ve dne je světlo, i když je Slunce skryté za mraky, v noci je světlo, jen když je vidět Měsíc na jasné obloze.

To bylo důležité třeba pro kočovné pouštní kmeny, pro které západem Slunce začínal den. Přímořské národy vypozorovaly souvislost měsíčních cyklů s přílivem a odlivem i biologickými cykly mnoha živočichů včetně člověka.

Průměr Měsíce je 3476,2 km oproti 1,392 x 106 km Slunce, přesto je přesně v takové vzdálenosti od Země, aby při konjunkci všech tří těles pozemskému pozorovateli přesně zakryl Slunce a vynikla jen jeho zářící koróna (jasně zářící okolí Slunce).

Více na:

https://mesic.astronomie.cz

https://www.nasa.gov/mission_pages/LRO