Zvětšit obrázek

Dve tváre Mesiaca. Gravitačné a topografické anomálie na privrátenej a odvrátenej strane. Len stredný pás predstavuje mapu gravitačného poľa bez topografického vplyvu. Na privrátenej strane sa veľké morské bazény prejavujú ako kladné tiažové anomálie, indikujúce prítomnosť hmôt s vyššou hustotou („mascony“) . Na odvrátenej strane je pre impaktové krátery charakteristické odlišné rozloženie tiažových anomálií. Veľké krátery majú prstenec so zápornou tiažovou anomáliou a stred s anomáliou kladnou. Kam na privrátenej strane smeruje označenie "gravity" (vľavo dole) leží spomínané Východné more.

V polovici septembra 2007 bola pomocou nosnej družice vypustená na svoju cestu k Mesiacu japonská sonda SELENE (grécky výraz pre Mesiac – Seléné, alebo Bohyňu Mesiaca, ale aj akronym pre SELenological and ENgeneering Explorer). Japonci ju však nazývajú  Kaguya, podľa Mesačnej princeznej z ľudovej rozprávky. SELENE nie je žiadna japonská miniatúra, pozostáva z materskej sondy a dvoch malých satelitov Relay (Okina) a VRAD (Ouna).  Hlavná sonda obieha Mesiac vo výške asi 100 km. Relay (Okina) zabezpečuje rádiové spojenie so Zemou aj v čase, keď SELENE sa nachádza z pohľadu zo Zeme za Mesiacom a Ouna spolupracuje s ňou pri gravimetrických meraniach.

Zvětšit obrázek

Na západnom okraji privrátenej časti Mesiaca sa nachádza Východné more (Mare Orientale). SELENE zmapovala gravitačné pole tohto veľkého kráteru – dno má kladné hodnoty, ktoré indukujú „ťažké“ horniny, zatiaľ čo okolitý vyvýšený prstenec sa prejavuje výraznou zápornou tiažovou anomáliou. Zdroj: cseligman

Vo „výzbroji“ sondy sú optické kamery snímajúce trojrozmerne terén s rozlíšením 10 m na pixel, spektrometre (röntgenový florescenčný, gama a pre nabité častice), magnetometer, laserový výškomer, radarová sonda, analyzátor plazmy a radarový vysielač. V najnovšom čísle časopisu Science vyšiel prehľadný článok, stručne mapujúci doterajšie, ale najmä nové, sondou SELENE získané poznatky o Mesiaci. V súvislosti s týmto článkom aj Japonská národná vesmírna agentúra JAXA vydala špeciálnu správu.

Mesiac je gravitačne viazané teleso, ktorého obežná doba sa zhoduje s dobou rotácie a preto je k materskému telesu, teda k našej planéte, privrátené len jednou stranou - má takzvanú synchrónnu rotáciu. Preto zo Zeme sme schopní vidieť len asi 59 % jeho povrchu. Tých 9 % je bonus, za ktorý vďačíme „kolísaniu“ – librácii lunárneho telesa počas jeho mesačného obehu. Hoci táto gravitačná previazanosť neustále pôsobí rozdielnymi silami na rôzne časti Mesiaca, nie je možné tým dostatočne vysvetliť rozdiely v jeho stavbe a vývoji oboch mesačných tvárí. Privrátená strana je pokrytá plytkými tmavými „morami“ s plochým dnom, zatiaľ čo odvrátenú stranu charakterizujú početné hlbšie krátery a svetlejší materiál vyvýšenín. Rozdiel v hrúbke mesačnej kôry, v jej hustote a zložení, v zdanlivom veku mesačného povrchu a rozdiely v dávnej vulkanickej aktivite na oboch stranách boli pripisované jednak k vonkajším príčinám – napríklad k dopadu veľkého telesa, či vnútorným mechanizmom, akými sú tvorba mesačnej kôry a diferenciácia materiálu v nej, či tepelné vzostupné prúdenie hmôt v mesačnom plášti pod mesačnou kôrou. 

Vedecké výsledky projektu družíc Apollo, ukončeného v roku 1972, boli prvým zdrojom súčasnej predstavy o vzniku Mesiaca zrážkou Zeme s telesom veľkosti Marsu. Analýzy vzoriek hornín zas viedli k teórii existencie hlbokého oceánu žeravej lávy, ktorý pokrýval Mesiac v jeho rannom štádiu vývoja. Pri jeho postupnom chladnutí malo dochádzať ku gravitačnej diferenciácii hmoty a vzniku mesačnej kôry, odlišnej od tej pozemskej. Pred 3,8 miliardami rokov aj úplne mladý Mesiac postihlo obdobie „veľkého bombardovania“ meteoritmi, ktoré zanechalo povrch pokrytý obrovskými krátermi, ktoré v súčasnosti poznáme ako rozsiahle, ale pomerne plytké, postimpaktovým výronom tmavých bazaltových láv vyplnené priehlbne, známe ako mesačné moria. Panva Aitken pri južnom póle na odvrátenej strane je s priemerom takmer 2 500 km a hĺbkou asi 13 km najrozsiahlejším impaktovým kráterom v Slnečnej sústave. Seizmické údaje, získané v rámci projektu Apollo, odhalili niekoľko plytkých štruktúr v kôre Mesiaca a zaregistrovali niekoľko „mesiacotrasení“ s hlbším hypocentrom, ktorých pôvod zostava doposiaľ záhadou. Hranica plášť – jadro síce nebola zistená, ale predpokladá sa, že v centre sa nachádza malé, ešte stále kvapalné jadro. Naznačujú to podrobné analýzy údajov z asi 30 ročného laserového merania presnej vzdialenosti Zem – Mesiac, uskutočňované pomocou spätných reflektorov, ktoré na lunárnom povrchu zanechali kozmonauti Apolla 11, 14 a 15.

Merania gravitačného poľa Mesiaca slúži na učenie hustotných nehomogenít v horninách kôry a plášťa. A v tom sa obe polovice – privrátená a odvrátená dosť odlišujú. Na privrátenej strane sa pomocou rádiových meraní podarilo odhaliť veľké pozitívne tiažové anomálie viazané na dná morí. Táto gravitačne anomálna hmota bola pomenovaná podľa anglického „mass concentrations“ ako „mascon“. Vysvetlenia sa našli dve – ide buď o vrstvy ťažšieho vulkanického materiálu, ktoré vyplnili dná morských panví po ich vzniku, alebo je to ťažší materiál mesačného plášťa, ktorý počas dopadu meteoritu vystúpil bližšie k povrchu. Pretože však veľké impakty viedli k výraznému ohrevu veľkej časti Mesiaca, je „zakonzervovanie“ takéhoto dynamického výzdvihu ťažšieho materiálu  pod mesačnou kôrou málo pravdepodobné.

Zvětšit obrázek

Sonda SELENE a jej dva pomocné satelity Relay a VRAD

V deväťdesiatych rokoch však sondy Clementine a Lunar Prospector objavili pri podrobnejšom gravimetrickom mapovaní ďalšie miesta so zvýšenou hustotou - mascony, ktoré sa však, navzdory očakávaniam, nenachádzajú pod dnami morí. Teóriu o pôvode masconov nabúrala gravimetrická mapa Východného mora (Mare Orientale) na západnom okraji privrátenej strany. „Ťažší“ (s vyššou hustotou) mascom-stred je obklopený prstencom ľahšieho materiálu s nižšou hustotou, ktorý sa prejavuje negatívnou tiažovou anomáliou. Takáto štruktúra sa nedá vysvetliť neskorším vyplnením dna ťažším vulkanickým materiálom.

Zvětšit obrázek

Laserový výškomer (Laser Altimeter – LALT) umožňuje zmapovať topografiu povrchu Mesiaca. Výsledné mapy zobrazujú rozdiely medzi privrátenou stranou (Near Side) a odvrátenou stranou (Far Side).

Odčítaním vplyvu topografie (vplyvu gravitačných účinkov spôsobených nerovnosťami terénu) môžeme z gravimetrických meraní vydolovať rozdiely v hrúbke mesačnej kôry a tým aj topografiu hranice mesačná kôra - plášť. Výškové merania sondy Clementine poskytli prvý obraz o rozdielnej hrúbke kôry na privrátenej a odvrátenej strane. Rozlíšenie však bolo príliš malé, aby umožnilo seriózne posúdenie vzniku gravitačných štruktúr, akou je napríklad Mare Orientale. Na palube sondy SELENE sa nachádza laserový výškomer, ktorý stonásobne zahusťuje a spresňuje doterajšie údaje. Zo spektrálnej analýzy odrazeného signálu „vykúka“ výraznejší signál v kratších vlnových dĺžkach. To znamená, že horniny mesačnej kôry je obsahujú veľmi málo prchavých a ľahko sa vyparujúcich látok, teda aj vody. 

V panvách s kladnými tiažovými anomáliami (s masconami) sa kedysi doslova pomaly hýbala mesačná „zem“ - prebiehali tektonické pochody. Zanechali štruktúry, ktoré sú výsledkom rozťahovania kôry (lineárne kanály), ale aj jej stláčania (vyvýšené hrebene, ktoré vznikli vytlačením kôry pri jej kompresii). Výsledky radarového sondovania  - analýz odrazeného radarového signálu vysielaného radarovou sondou na palube SELENE – poskytujú mapu blízkych podpovrchových štruktúr. Odhaľujú zaujímavé, pomerne plytké fenomény, na ktorých dochádza k odrazu určitej zložky signálu. Vedci predpokladajú, že ide o podpovrchové deformácie, ktoré sú následkom kompresie pri veľkoplošnom chladnutí. Výsledky radarovej sondáže v Mori pokoja (Mare Tranquillitatis) naznačujú, že v období pred 3,55 až 2,84 miliardami rokov nastalo obdobie relatívneho kľudu, kedy v tejto oblasti nedochádzalo k dramatickým javom. Bazaltové vrstvy, zodpovedajúce  tejto epoche majú hrúbku len niekoľko sto metrov. V tých dobách tu pravdepodobne už nevznikali mascom - štruktúry a po tejto perióde dominovali tektonické javy spojené s ochladzovaním povrchu.  

Televízna kamera na sonde SELENE poskytuje obraz terénu s vysokým rozlíšením (High Definition Television Camera). Pomáha tak učiť približný vek kráterov a tektonických štruktúr na odvrátenej strane Mesiaca, ktorý sa stanovuje na základe ich superpozície – mladšie útvary prekrývajú tie staršie. Doterajšie závery predpokladajú, že občasná vulkanická aktivita na tejto menej prebádanej mesačnej pologuli trvala až do obdobia pred 2,5 miliardami rokov. Tento relatívne, na Mesiac „mladý“ vulkanizmus, navyše na strane s väčšou hrúbkou kôry predstavuje dôležitú limitujúcu podmienku pri vytváraní modelu mesačného vývoja. Pre jeho kompletizáciu sú veľmi prínosné aj merania, ktoré v súčasnosti získava čínska sonda  Chang"e-1, indická Chandrayaan-1 a snáď poskytne aj plánovaná americká sonda  Lunar Reconnaissance Orbiter. V roku 2011 by sa na lunárnej obežnej dráhe mala ocitnúť sonda GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory), ktorá by mala poskytnúť minimálne tisíckrát(!) presnejšie gravimetrické merania než to dokáže súčasná japonská SELENE.

Video: Východ Zeme spoza Mesiaca, ako ho vidia kamery na sonde SELENE

Odkaz na stránku YouTube so 17timi ďalšími zaujímavými  videami z povrchu Mesiaca, ktoré poskytli kamery SELENE

Zdroj:  Science