Jak přišla Země k Měsíci

ROBERT ČAPEK  |  Vesmír
Jak přišla Země k Měsíci

Pokaždé, když se podíváte na Měsícem prozářené nebe, máte před očima jednu z největších hádanek astronomie. Dodnes nejsou vědci zajedno v tom, jak se Měsíc na oběžnou dráhu kolem naší planety vlastně dostal.

ZEMSKÝ SOUPUTNÍK JE STÁLE ZÁHADNÝ

Prozatím existuje několik teorií, které se ovšem dají dost těžko potvrdit. Pořadí jejich pravděpodobnosti se s průběhem desetiletí mění v závislosti na nejčerstvějších informacích, které mají zrovna vědci k dispozici, a můžeme jen čekat, co přijde příště. Podle jedné z těchto teorií vznikly Země a Měsíc jako dvojplaneta.Tato teorie byla obzvlášť populární v sedmdesátých letech dvacátého století, když se na Zem vrátily první vzorky pořízené misemi Apollo.Právě rozdíly mezi složením obou těles utvrzovaly vědce v tom, že vznikla samostatně a bez vzájemného vlivu.

Měsíc jako božstvo

Lidstvo sleduje Měsíc už dlouho -mnoho civilizací jej uctívalo jako božstvo, což samozřejmě předpokládalo získávání vědomostí o jeho pohybu. Jako první se na zkoumání naší oběžnice zaměřili staří Řekové. Pomocí měření zemského stínu v průběhu zatmění Měsíce tři sta let před naším letopočtem astronom Aristarchus určil vzdálenost mezi oběma tělesy na šedesátinásobek poloměrů naší planety (a byl to poměrně přesný odhad, protože vzdálenost ze Země na Měsíc se pohybuje mezi 55 až 63 poloměry, měřeno dnešními přístroji). Plútarchos dokonce na měsíční povrch umístil obyvatele a pojmenoval tmavé oblasti moře a světlejší zase země.Moderní vědecké studium začalo v roce 1610, kdy na Měsíc zaměřil svůj dalekohled Galileo a zjistil, co vlastně jednotlivé oblasti jsou -obrovské planiny a divoké hory.Právě Galileův proslulý soudu, který se týkal jeho tvrzení, že Země obíhá kolem Slunce a nikoli naopak, zabránil Renému Descartovi v publikování jeho teorie ohledně původu Měsíce (Descartes byl v podstatě průkopníkem teorie gravitačně zachycené planety) a vědecká veřejnost se o ní dozvěděla až po jeho smrti.

Tolik teorií, tak málo Měsíců

V roce 1878 byla publikována vůbec první teorie, která získala vědecké uznání: podle George Howarda Darwina (syna Charlese Darwina) po svém vzniku Země rotovala takovou rychlostí, že z ní sluneční gravitace kus vytrhla a vymrštila jej na oběžnou dráhu. Tato teorie byla uznávána až do první poloviny dvacátého století. Už v roce 1909 ale přišel s druhou teorií astronom Thomas Jefferson Jackson – podle něj byl Měsíc samostatnou planetou, kterou Země zachytila svou gravitací.A podle třetí teorie astronoma Édouarda Rocheho jsou Země a Měsíc dvojplaneta a vyvíjely se nezávisle na sobě.Která teorie má největší šanci na úspěch? První, v níž astronomové označují Měsíc za „dceru“ (vznik odštěpením), druhá, kdy Měsíc funguje jako „manželka“ (vznik zachycením), nebo třetí, která hovoří o „sestře“ (společný zrod)?

Měsíc je trochu jiný

Rozdílů mezi Zemí a její oběžnicí je mnoho. Jistě: na Měsíci není vzduch, vypadá bezbarvě a bez života.Díky „závodu o Měsíc“ lidstvo bez ohledu na stranickou nebo státní příslušnost získalo neuvěřitelné množství informací, z nichž těží dodnes.V mnoha ohledech se ukázalo, že se Měsíc od Země velice liší. Jeho složení je odlišné a nachází se v něm daleko méně částic těkavých látek, tedy látek, které se odpařují při vyšších teplotách. Mimoto se zdá, že většina Měsíce mohla být kdysi dávno tekutá (což se o naší planetě říct nedá). Při zhruba čtvrtinové velikosti ve srovnání se Zemí má Měsíc přibližně jedno procento její hmotnosti a hustotu, kterou daleko víc připomíná její svrchní plášť. Vědci od časných dob lunárního programu tyto nesrovnalosti vysvětlovali tím, že Měsíc má jen velmi malé jádro – což v roce 1998 potvrdila sonda Lunar Prospector, vůbec první americký vyslanec k Měsíci od dob Apolla. Podle jejích poznatků tvoří hmotnost měsíčního jádra pouhá tři procenta celkové hmotnosti (na rozdíl od Země, v jejímž případě tvoří 30 %).

Jak přišla Země k Měsíci

Na druhé straně jsou si obě tělesa velmi podobná. Díky studiu izotopů v lunárních vzorcích dnes víme, že jsou Země i Měsíc přibližně stejně staré objekty. Také pochází ze stejné várky: na rozdíl od analyzovaných meteoritů vypadají stabilní kyslíkové izotopy ve vzorcích z Měsíce a Země jako dvojčata, takže lze tvrdit, že obě tělesa vznikla ve stejné radiální vzdálenosti od Slunce.Přesto bychom podobnou dvojici ve Sluneční soustavě hledali marně. Náš měsíc má například ve srovnání se Zemí mnohem vyšší hmotnost, než je tomu u jakékoli planety naší soustavy (s výjimkou Pluta, obíhaného Chárónem o poloviční velikosti). Systém Země-Měsíc má také neobvykle vysokou úhlovou hybnost – tedy součet rotační rychlosti Země a rychlosti, kterou Měsíc naši planetu obíhá.Ve světle těchto zkoumání nepůsobí dobře ani jedna ze tří základních teorií. Vědci spoléhali na to, že jim vzorky Apolla na otázky odpoví, ne že místo toho další otázky přidají.

Bylo vše jinak?

A tak se v polovině sedmdesátých let začaly objevovat první známky nové lunární teorie. Do hry vstoupil planetoid, který měl do Země krátce po jejím vzniku narazit a „odstřelit“ z ní dostatek materiálu na to, aby vznikla její oběžnice.Podle prvních propočtů mělo jít o objekt o velikosti Marsu, později vědci došli k tomu, že musel být dvakrát až dvaapůlkrát větší než rudá planeta. Takový náraz by poskytl dostatek materiálu pro vznik Měsíce, dal by dvojsystému současnou úhlovou hybnost, poskytl by Zemi patřičnou rotaci a nezvyklý náklon osy o 23,5 stupně vůči ekliptice.

Vážná vědecká obec ovšem katastrofická řešení geofyzikálních problémů nesnáší zhruba stejně jako příroda nesnáší vakuum, takže byla při svém zrodu tato teorie pokládána za zbytečné teoretické cvičení ve stylu deus ex machina. Navíc museli vědci řešit záludný problém: pro vymrštění dostatečného množství hmoty na oběžnou dráhu by bylo třeba nárazu daleko většího, který by ale Zemi roztočil dva- až dvaapůlkrát rychleji, než jakou rotuje v současnosti. A tak vznikla nadstavba teorie, která předpokládala druhý protisměrný náraz po blíže neurčené době, který ji zase zpomalil.

Přes všechny nedostatky ale do této teorie hezky zapadají informace, které v současnosti o Měsíci máme. Podle teoretických modelů by náraz planetoid zničil a většinu jeho zbytků by s částí pozemského pláště vyvrhl na oběžnou dráhu kolem planety, kde by se nakonec měl působením gravitačních sil zformoval v naši oběžnici. Také by to vysvětlovalo nízkou hustotu Měsíce stejně jako jeho malé jádro.

Má Země jen jeden Měsíc?

Už jste někdy slyšeli o Lilith, Černém měsíci nebo Temném měsíci? Ne?Tak to nejste jediní, neboť přestože o něm občas problýskne zmínka na astrologických serverech, většina lidí o něm nikdy neslyšela.Z astronomického hlediska by měla mít Lilith geocentrickou periodu 119 dní, její oběžná dráha by se měla nacházet v trojnásobné vzdálenosti ve srovnání s Měsícem a má jít o těleso, které je čtyřikrát menší než naše známá oběžnice.

Lilith měl jako druhý pozemský měsíc na eliptické oběžné dráze objevit v roce 1846 ředitel observatoře v Toulouse Frédéric Petit – jeho prohlášení ale vědecká veřejnost smetla ze stolu. Když se o objevu doslechl Jules Verne, využil Lilith jako jednu z aktérek svého příběhu Ze Země na Měsíc. Ve dvacátém století ji už uznávali pouze astrologové – někteří ji dokonce používají k výpočtům horoskopů dodnes; pravdou zůstává, že někteří se při zmínkách o Lilith odvolávají (stejně jako v případu asteroidu Eros) spíše na stejnojmenný asteroid.

Mimoto je tu ještě kategorie kvazisatelitů – tato tělesa oběhnou Slunce za stejnou dobu jako planety, k nimž náleží, ale po daleko výstřednější oběžné dráze. V současnosti víme o třech takovýchto tělesech: 3753 Cruithne, 2003 YN107 a 2004 GU9. Zajímavý je případ Cruithne, kterou ještě donedávna někteří astronomové pokládali za skutečný satelit naší planety.

PĚTICE TEORIÍ O PŮVODU MĚSÍCE

  1. Země a Měsíc vznikly zhruba ve stejné době jako dvojplaneta.
  2. Země vznikla jako první a extrémně blízký průlet planetárního tělesa gravitací vytáhl z jejího povrchu materiál nutný pro vznik Měsíce.
  3. Země vznikla sama a gravitací si přitáhla Měsíc, který prolétal v její blízkosti.
  4. Země vznikla sama a postupně si vytvořila prstenec částic, připomínající Saturnovy prstence. Z nich pak vznikl Měsíc.
  5. Země vznikla sama a později do ní narazila planetka, hmotností podobná dnešnímu Marsu. Náraz vymrštil do vesmíru materiál, z něhož později vznikl Měsíc.

Kde je Měsíc?

Zdánlivě zbytečná otázka, že? Skrývá se v ní ale neuvěřitelná pravda: když americký prezident Kennedy v roce 1961 prohlásil, že do konce desetiletí bude stát Američan na Měsíci, nedokázali vědci ani po staletích pečlivého sledování naší oběžnice přesně předpovědět, kde se bude v daném okamžiku Měsíc nacházet. Prakticky hned začali astronomové analyzovat všechny složitosti měsíčního života. V současné době víme, že poloha Měsíce na naší oběžné dráze nezávisí jen na pozemské a sluneční gravitaci, ale že je také určována nejen vzdálenými planetami, jako Venuše, Mars, Jupiter a Saturn, ale dokonce některými většími Jupiterovými měsíci! A je zajímavé, že v době, kdy Američané v červenci roku 1969 vyslali své kosmonauty na Měsíc, nebyla tato analýza dokončena. V ústředí NASA z toho bolela hodně lidí hlava, protože potřebovali pečlivě propočítat přistávací procedury, dobu tryskového pohonu – protože ale nevěděli, kde se přesně Měsíc nachází, nešlo to a museli (jako ostatně mnohokrát) improvizovat. A ještě zajímavější je to, že výše zmíněná analýza nebyla dokončena ani do dnešního dne. Jistě, dokážeme s přesností na několik metrů vypočítat, kde se bude určité místo na Měsíci nacházet za několik dní, ale netušíme, kde přesně bude za sto let…

SMART-1 a jeho děti

Mise sondy SMART-1, kterou Evropská vesmírná agentura vyslala v září roku 2003 k Měsíci, přinesla hodně informací a posloužila jako testovací laboratoř pro množství dříve nevyzkoušených technologií. Kromě experimentálního iontového pohonu také dokázala zmapovat měsíční povrch do velkých podrobností a dokonce nahlížela až pod něj. Přístroje na palubě sondy se kromě hledání vody také zaměřily na stopy, které by mohly svědčit právě o původu našeho společníka a které by mohly některé z teorií potvrdit, nebo vyvrátit. Po necelých třech letech práce byl SMART-1 naveden na měsíční povrch. S pomocí získaných poznatků se nyní připravuje ke startu japonská sonda Selene, čínský orbiter Chang’E 1 a na příští rok plánovaný americký Lunar Reconnaissance Orbiter.

Z PRACHU JSI POVSTAL…

Poslední známá teorie hovoří o tom, že nárazem, případně z meziplanetárního materiálu, který Země zachytila na své oběžné dráze, vznikl prstenec, který se později přeformoval v oběžnici. Tato teorie ale stojí na nejslabších nohách ze všech: neexistuje jediný teoretický fyzikální ani matematický model, který by dokázal předvést nebo osvětlit proces, při němž se volně pohybující se částice spojují v pevný objekt. Právě naopak: v případě vzniku prstenců Saturnu se předpokládá, že nejméně jeden měsíc, který se nacházel na oběžné dráze, byl po dosažení Rocheho meze roztrhán na kusy, z nichž pak prstence vznikly.

Nejčtenější