Měla Země více měsíců?

Rozsáhlá hornatá oblast na odvrácené straně Měsíce může být pozůstatkem dávné kolize s menším bratrem našeho souputníka. Vyplývá to z nové studie, kterou publikovali planetologové z University of California, Santa Cruz.

Překvapující rozdíly mezi přivrácenou a odvrácenou stranou Měsíce byly dlouhou dobu záhadou. Na přivrácené straně Měsíce převládají nízko položené lávové planiny (tzv. moře a oceány), zatímco jeho odvrácená strana je pokryta hornatým terénem. Avšak tento kontrast je více než jen povrchní. Kůra na odvrácené straně je o 50 km tlustší než na přivrácené polokouli.

Nová studie publikovaná 4. 8. 2011 v časopise Nature vychází z dřívějšího modelu „obřího impaktu“ vysvětlujícího původ Měsíce, při němž se těleso velikosti Marsu srazilo se Zemí v rané fázi vývoje Sluneční soustavy. Při tom bylo do okolí Země vyvrženo velké množství materiálu. Ten se poměrně rychle spojil dohromady a vznikl tak současný Měsíc. Studie předpokládá, že při tomto obřím impaktu se rovněž vytvořilo další menší těleso, jež původně sdílelo s Měsícem stejnou oběžnou dráhu. Toto těleso nakonec spadlo na povrch většího Měsíce a pokrylo jeho část další vrstvou pevné kůry o tloušťce několika desítek kilometrů.

„Náš model souhlasí velmi dobře s teorií vzniku Měsíce (průměr 3 476 km) v důsledku obřího impaktu, která předpokládá, že se na oběžné dráze kolem Země kromě samotného Měsíce zformovala i další poměrně hmotná tělesa. To je v souladu s tím, co známe o dynamické stabilitě takovýchto systémů, rychlosti chladnutí Měsíce a stáří měsíční horniny,“ říká Erik Asphaug, profesor a planetolog na University of California, Santa Cruz.

Na připojeném obrázku jsou 4 momentky z počítačových simulací modelujících srážku mezi Měsícem a jeho menším průvodcem. Je vidět, že většina materiálu menšího tělesa se přilepila na povrch Měsíce v podobě „lívance“ jako další vrstva, přičemž vytvořila hornatou oblast odvrácené strany Měsíce.

V nové počítačové simulaci se vědci zaměřili na modelování srážky mezi Měsícem a jeho malým průvodcem (hmotnost 1/30 hmotnosti Měsíce, průměr asi 1 300 km), studovali dynamiku takové kolize a „stopovali“ vývoj a rozložení měsíčního materiálu a jeho důsledky. Při takovéto kolizi odehrávající se nízkou rychlostí nevznikne při dopadu kráter a nedojde k roztavení materiálu. Místo toho je kolidující materiál rozhozen po polokouli, na níž došlo k impaktu, v podobě nové vrstvy pevné kůry, vytvářející hornatou oblast srovnatelnou s rozlohou vysočiny na odvrácené straně Měsíce.

„Při modelování jsme zkoušeli vysvětlit všechno jako důsledek srážky. V tomto případě to vyžadovalo zvláštní kolizi: musela probíhat velmi pomalu (rychlostí asi 8 000 km/h, tj. 2 km/s), nesmělo při ní dojít k vytvoření kráteru a navíc, vyvržený materiál musel dopadnout pouze na jednu polokouli,“ vysvětluje Erik Asphaug.

Při vzniku našeho současného Měsíce v důsledku srážky mladé Země s tělesem velikosti Marsu se vytvořil minimálně ještě jeden menší měsíc, který se „usadil“ v jednom ze stabilních libračních bodů soustavy Země-Měsíc. Lagrangeovy librační body leží na dráze Měsíce kolem Země, ve vzdálenosti 60° před a za polohou Měsíce.

Mezitím slapové síly Země způsobily migraci obou měsíců do větší vzdálenosti. Když dosáhly zhruba jedné třetiny současné vzdálenosti Měsíce od Země (což je proces, který trval desítky až stovky miliónů roků), hlavním hráčem v jejich orbitální dynamice se stala gravitace Slunce.

„Poloha v libračním bodě se stala nestabilní a všechna zde uvězněná tělesa byla unášena pryč,“ říká Asphaug. Brzy na to se dva měsíce srazily. Avšak protože obíhaly po stejné oběžné dráze kolem Země, kolize se udála poměrně malou rychlostí.

„Skutečnost, že přivrácená strana Měsíce vypadá velmi odlišně vzhledem k odvrácené straně (která není nikdy viditelná ze Země) byla záhadou od úsvitu kosmického věku,“ říká Francis Nimmo z University of California, Santa Cruz. „Jeden z elegantních aspektů článku Erika Asphauga je, že spojuje tyto dvě záhady dohromady: pravděpodobná gigantická srážka vedla jak ke vzniku Měsíce, tak i k vytvoření několika malých těles, z nichž jedno později dopadlo na povrch našeho současného Měsíce a způsobilo jeho dichotomii (dvě rozdílné polokoule), kterou můžeme pozorovat dodnes.“

Potvrdit tuto hypotézu mohou vzorky horniny odebrané z odvrácené strany Měsíce. Pokud je nová teorie správná, mělo by se stáří hornin lišit o několik desítek miliónů roků. Přispět k výzkumu může rovněž dvojice nových amerických kosmických sond GRAIL (plánovaný start v září 2011), které se přiblíží k povrchu Měsíce až na vzdálenost 55 km.

Zdroj: http://news.ucsc.edu/2011/08/big-splat.html a http://www.nature.com/news/2011/110803/full/news.2011.456.html

autor: František Martinek