Až bude den na Zemi trvat měsíc

První přistání na Měsíci před padesáti lety, v červenci 1969, znamenalo hvězdnou chvíli Ameriky i celého dvacátého století. Co astronauti na povrchu zažívali a proč program po necelých čtyřech letech skončil? Co dnes o Měsíci víme a chystá se tam někdo letět znovu? V novém dvojčísle Respektu (s literární přílohou a 56 stranami textu navíc) přinášíme v souvislosti s blížícím se 50. výročím prvního přistání lidí na jiném kosmickém tělese blok textů pod  titulkem Den D na Měsíci. Nabízí články o programu Apollo, o současných výzkumech Měsíce i o tom, zda a jak nebeský svědek našich nočních vycházek ovlivňuje lidskou psychiku a zdraví. Upoutávkou a pozvánkou ke koupi čísla 26/2019 je následující rozhovor, v němž na otázky týkající se minulosti i budoucnosti Měsíce a jeho geologie odpovídá astronom Pavel Gabzdyl z Hvězdárny a planetária Brno.

Co nového jsme se od dob Apolla o Měsíci dozvěděli?

Nové jsou hlavně dvě věci. Přesnější analýzy vzorků dovezených z Měsíce, uskutečněné během posledních deseti let, zpochybnily představu, že Měsíc vznikl po jedné jednoduché srážce Země s jiným kosmickým tělesem. Nesedí přesně poměry izotopů v pozemských a měsíčních horninách, nesouhlasí ani parametry srážky. V úvahu tedy přicházejí i jiné scénáře - ke vzniku Měsíce nemusela například vést jedna kolize, mohlo jich být víc.

Dříve jsme si také mysleli, že v měsíčních horninách není vůbec žádná voda, dnes víme, že jsme se mýlili. Je to další velké překvapení oproti prvním analýzám vzorků z projektu Apollo. Nedávno bylo potvrzeno, že v některých typech minerálů, konkrétně v sopečných sklech objevených na Měsíci, se nacházejí vodní molekuly - ve velmi malých koncentracích, ale jsou tam.

Příběh těchto skel je vůbec velmi zajímavý. Objevila je posádka Apolla 17 (konkrétně Harrison Schmitt, první a zároveň poslední geolog na Měsíci – pozn. aut.), která si všimla, že měsíční půda je v jednom místě oranžově zbarvená. Astronauti pak odebrali oranžová skla přímo z místa, kde se vyskytovala. Automat by si jich nikdy nevšiml.

Voda ale prý není jen v horninách – na Měsíci má být také led.

Mluví se o tom už od šedesátých let. Od té doby se uskutečnila spousta experimentů, které se to snažily potvrdit, nebo vyvrátit, a výsledky vždy vycházely dvojznačně, tak půl napůl. Teprve loni se podařilo díky americkému zařízení na indické sondě Čandraján-1 definitivně prokázat, že je to pravda. Led je v polárních oblastech, v místech, kam nikdy nesvítí slunce. Není úplně jasné, kolik ho tam je, ale je tam. Nepředstavujme si ovšem nějaké kluziště, spíš to budou krystalky vodního ledu rozptýlené v měsíčním prachu.

Jak se tam voda dostala?

Zřejmě při dopadu kometárních jader, která jsou na ni velmi bohatá, a také některých asteroidů. Odjinud by voda stěží mohla přicestovat. Sám Měsíc byl při svém vzniku o všechny těkavé prvky včetně vody ochuzen.

Komety a asteroidy dopadají na celý Měsíc. Voda se udrží jen kolem pólů?

Přesně tak. Když ke stejnému impaktu dojde na kterémkoliv jiném místě na Měsíci, sluneční záření způsobí, že vodní molekuly okamžitě odcestují z povrchu pryč.

Podle některých názorů může Měsíc mít něco jako vlastní vodní cyklus, kdy molekuly vody migrují nad povrchem právě do chladných pastí kolem pólů.

Měsíc má podle těchto teorií jakousi dočasnou atmosféru, ve které jsou i vodní molekuly. Vzniká právě kvůli působení slunečního záření, které bombarduje svrchní část měsíčního povrchu a tím jej eroduje. Lehčí molekuly jsou z něj vystřeleny a vytvářejí toto řídké ovzduší. Ale bavíme se o jednotlivých atomech, není to žádná hustá atmosféra, jakou má Země nebo Mars.

Měsíc se od Země neustále vzdaluje. Proč? Změní se někdy v malinký kotouček, případně úplně zmizí?

Vzdalování Měsíce je způsobeno slapovými silami i vlivem ostatních planet. Během několika miliard let by se měl vzdálit na zhruba 600 tisíc kilometrů, což je o něco méně než dvojnásobek současné vzdálenosti. Pak se vzdalování zastaví a Země s Měsícem budou mít oboustranně vázanou rotaci, což znamená, že nejen Měsíc na nás bude hledět pořád stejnou stranou, ale také Země bude hledět stále stejnou stranou na Měsíc - jako by mezi oběma tělesy byla natažena nějaká tyč. Z jedné polokoule tedy Měsíc nikdy neuvidíte, druhá jej bude mít na nebi pořád. Na obloze bude zhruba o polovinu menší než v současnosti.

Jestliže bude Země k Měsíci přivrácena stále stejnou stranou, co to udělá s délkou pozemského dne?

Jedna otočka Země kolem osy, jeden její den, bude pak trvat stejnou dobu, za jakou dobu Měsíc oběhne Zemi – tedy něco kolem jednoho měsíce, možná déle. Slapové síly totiž zpomalují i rotaci Země. Oceány a moře během přílivu tvoří výduť mířící k Měsíci, která sleduje jeho pohyb po obloze. Voda ale není dokonale elastická, takže vodní masy se u dna oceánů opožďují. Právě to  brzdí zemskou rotaci.

Na jaký poznatek o Měsíci se těšíte, co byste se o něm rád dozvěděl?

Byly by zajímavé získat další vzorky přímo z měsíčního povrchu. Máme je jen z programu Apollo a sovětských sond Luna, z nichž ta poslední je dovezla v roce 1976 – od té doby nic. Navíc nám úplně chybí vzorky z odvrácené strany. Kdybychom je měli, a zvlášť z impaktní pánve Jižní pól - Aitken, největšího kráteru ve sluneční soustavě, získali bychom materiál pocházející z větší hloubky měsíční kůry. Na to bych se určitě těšil a vypadá to, že se k tomu pomalu schyluje, ostatně letos Čína vyslala na odvrácenou stranu sondu, která tam dodnes operuje.

Expedice Apollo dovezly na Zemi skoro 400 kg měsíčních hornin. Proč to nestačí?

Všechny vzorky, které máme, pocházejí jen z přivrácené strany a z oblastí, které nejsou příliš daleko od rovníku. Velkou část Měsíce navíc pokrývají měsíční pevniny, zatímco drtivá většina míst, kam přistály Apolla i Luny, jsou měsíční moře. Horniny v pozemských laboratořích tedy nejsou pro Měsíc jako celek reprezentativní. Problém taky je, že většinou nevíme, kdy různé části měsíčního povrchu vznikly. Známe absolutní datování jen několika málo impaktních kráterů, u většiny útvarů máme jen časové rozmezí. Absolutní datování je možné jen pomocí vzorků přímo z daných oblastí.

Na Měsíci je také několik dost záhadných útvarů. Měsíc jako celek nemá magnetické pole, existují ale světlé oblasti v tmavých měsíčních mořích, v nichž jsou magnetické anomálie. Ukazuje se, že zabraňují erozi povrchu. Právě díky tomu jsou ty oblasti světlejší - eroze způsobuje tmavnutí měsíčního povrchu, zatímco tato místa zůstávají světlá.

Tušíme, jak mohly magnetické anomálie vzniknout?

Možná jsou to místa, kam dopadla kometární jádra. Kometa není jenom jádro, ale i koma, obálka složená hlavně z plynů, která s sebou nese spoustu nabitých částic. Když se tento materiál snese na Měsíc, mohl by vytvořit magnetickou anomálii. Podobných vysvětlení ale existuje víc.