Umělecká představa Měsíce v magnetosféře se „zemským větrem“ tvořeným proudícími ionty kyslíku (šedé) a vodíkovými ionty (jasně modré). Tyto částice rovněž zvládají reagovat s měsíčním povrchem a vytvářet vodu. Tři čtvrtiny své oběžné dráhy je Měsíc vystaven slunečnímu větru (žlutý). Ve zbytku dráhy je stíněn zemskou magnetosférou. Kredit: E. Masongsong, UCLA EPSS, NASA GSFC SVS.

Představy o množství vody na Měsíci, a hlavně, odkud se tam bere, si dlouho nezadaly s politickým odezdikezdismem. Teprve až poslední dobou se ustálil názor, že hydrataci povrchu našeho souputníka má na svědomí sluneční vítr. Problém je v tom, že se teď profláklo, že náše družice má v polárních oblastech vody víc, než kolik jí může generovat částicové záření vanoucího od Slunce. Co teď s tím?

Dá se říci, že až do doby pilotovaných letů programu Apollo, převládala představa Měsíce suchého jako troud. Dalším velkým milníkem v představách, kolik vlastně té vody na Měsíci je, byl pátek třináctého listopadu 2009. Tehdy NASA zveřejnila výsledky pokusu v němž asistoval urychlovací stupeň Centaur a sonda LCROSS. Vysloužílého Centaura, kterému v nádržích zbylo paliva stále dost, experti NASA nasměrovali do kráteru Cabeus nedaleko jižního pólu. Při své labutí písni se Centaur měl zarýt do Měsíce a vytvořit kráter pět metrů hluboký a třicet metrů široký. Předpoklad zněl: do výšky pět až deset kilometrů vylétne 350 tun prachu a záblesk zbytků paliva, spolu s prachem, bude vidět až ze Země.

Sondu LCROSS, která zrovna neměla nic lepšího na práci, jiný tým astronomů navedl tak, aby ještě před tím, než sama narazí do Měsíce, zvířeným mračnem prachu prolétla a podala o jeho složení zprávu. Výsledek pokusu se zdál být jedním velkým fiaskem. Nejen, že, jak NASA slibovala, ze Země žádný záblesk vidět nebyl, ale ani známky Centauřího inferna v podobě mocného mraku, nebyly schopny zachytit ani profesionální astronomická pracoviště. Později vyšlo najevo, proč. Okraje kráteru jsou totiž tři kilometry vysoké. Tudíž nemohlo být nic vidět. Pak se ale na stratégy velkého plácnutí do Měsíce, usmálo štěstí. Sonda prolétající mračnem pracovala bezchybně. Jak její spektrometr v ultrafialové části, tak i ten pro blízkou infračervenou oblast, podaly důkaz existence vody. Ve vyvrženém prachu jí minimálně muselo být 95 litrů. Pravděpodobně ale ještě víc, a to není zrovna málo.

Pravdou je, že podmínky kráteru jsou hodně specifické. Na jeho dno nikdy nesvítí sluneční paprsky a teplota se tam pohybuje okolo mínus 240°C. Jak šel čas, tak přibývaly další a další důkazy o přítomnosti vody ve formě ledu, a to i v dalších měsíčních lokalitách. Například díky indické sondě Čandraján-1. Většina objeveného ledu na Měsíci leží ve stínu kráterů, nebo hor, a poblíž pólů, kde nejvyšší teploty nestoupají nad zhruba mínus 157°C. Takové podmínky jsou důsledkem malého sklonu rotační osy Měsíce a faktu, že se tam nedostává sluneční světlo.

Proudy magnetosférických iontů odvozených od Země (zemský vítr) potvrdila v blízkosti Měsíce, dnes téměř zapomenutá, japonská družice Měsíce Kaguya. Kredit: JAXA.

Dokázat, že tam je voda, je jedna věc, druhou je najít vysvětlení, jak se tam ten pravý nefalšovaný led, vzal. Dopravují ho tam komety? Nebo snad na Měsíci nějak vzniká? Stávající představa vědců je taková, že kladně nabité vodíkové ionty, poháněné slunečním větrem, bombardují měsíční povrch a přitom spolu spontánně reagují a vytvářejí vodu. Nejprve jako hydroxyl (OH^-) a následně i jako molekulární (H₂O).

V nejnovějším čísle časopisu Astrophysical Journal Letters vyšel článek, který právě zde zmíněnou, a nejuznávanější z teorií původu vody na Měsíci, do jisté míry nabourává. Mezinárodní tým fyziků, astrochemiků,... v článku uvádí, že sluneční vítr nemusí být jediným zdrojem měsíční vody. K tomuto závěru je přivedlo následující pozorování.

Při průchodu Měsíce zemskou magnetosférou je sluneční vítr odkláněn. Během této doby, která trvá 3 až 5 dnů, by mělo docházet (pokud je Měsíční voda dílem jen slunečního větru) k výraznému poklesu v hydrataci měsíčního povrchu. Spektrální data získávaná v době průchodu našeho souputníka magnetosférou, ale žádný takový pokles hydratace nesignalizují. Polární povrchová hojnost OH, respektive přítomnost H₂O, zůstávají na stejné úrovni. A to jak ve chvílích, kdy je Měsíc pod vlivem působení slunečního větru, tak v době, kdy se nachází v zemské magnetosféře, která sluneční vítr eliminuje. Matematicky vzato, v době okolo úplňku (kdy Měsíc prochází zemskou magnetosférou) by se mu zhruba polovina povrchové vody polárních oblastí, měla vypařit. Zakopaný pes je v tom, že právě to, se neděje.

Místa s ledem na jižním (vlevo) a severním (vpravo) pólu Měsíce. Kredit: NASA.

Vědci pro pozorovanou anomálii mají následující vysvětlení: Na vině jsou částice z magnetosféry, kterým se odborně říká „zemský vítr“. Ten s tím slunečním větrem, nemá nic společného. Ani co do původu, ani co do energií částic bombardujících povrch Měsíce. Nicméně výsledek obou „větrů“, je stejný - vznik hydroxylových iontů a vody.

Závěr

Voda na Měsíci není jen dílem slunečního větru (proudu nabitých částic ze Slunce tvořených zejména elektrony a protony). Zdrojem měsíční vody jsou také ionty izotopů kyslíku unikající z ozonové vrstvy Země, které si Měsíc svou gravitací přivlastňuje a ukládá na svém povrchu. Stejně tak tomu je v případě vodíkových iontů pocházejících z atmosféry naší matičky Země (konkrétně vrstvy zvané exosféra). Toky částic magnetosféry pocházejících ze Země, lze s jistou nadsázkou nazvat vodovodem skrápějícím měsíční povrch. Možná ještě důležitější na tomto poznatku je, že se netýká jen vztahu Země – Měsíc. Ale že stejným způsobem mohou i jiné planety přispívat k zavodňování svých satelitů. Nejen, že se poslední dobou ukazuje, že voda je ve vesmíru mnohem častější, než si astronomové původně mysleli, ale že i její „vodní toky“ jsou mnohem dynamičtější.

Literatura

H. Z. Wang, et al.: Earth wind as a possible source of lunar surface hydration, arXiv:1903.04095