Kde se vzal náš Měsíc
Jak přišla Země k Měsíci? V porovnání s ní je veliký a těžký. Žádná jiná planeta Sluneční soustavy takovou oběžnici nemá.
Měsíc je ozdobou pozemských nocí a inspirací básníků. Byl i jedním z prvních cílů, na které počátkem 17. století zaměřili tehdejší astronomové své nedokonalé dalekohledy. Záhy jim začalo vrtat hlavou, jak Země ke svému souputníku přišla.
Jedna hypotéza asi napadne každého: Měsíc mohl obíhat kolem Slunce sám, dokud nebyl, při nějakém těsném průletu, zachycen zemskou přitažlivostí a uvězněn na oběžné dráze kolem Země. Tato možnost je ovšem podle astronoma Jakuba Rozehnala, vedoucího Štefánikovy hvězdárny v Praze na Petříně, velmi nepravděpodobná. Nejen podle něj a nejen u planety Země. Zachycené těleso by totiž mělo velice nestabilní dráhu.
Další hypotézy
Nemohl Měsíc vzniknout současně se Zemí? To by znamenalo souběžné utvoření obou těles z tzv. protoplanetárního disku. Ani tato teorie se podle Jakuba Rozehnala astronomům příliš nelíbí:
„Proti této teorii hovoří rozdílné hustoty Země a Měsíce. Měsíc má skoro poloviční hustotu než Země. K tomu by nebyl důvod, kdyby obě tělesa vznikla na společné oběžné dráze. Proto se vědci přiklonili k názoru, že Měsíc vznikl až na oběžné dráze Země, poté, co do ní ve velice útlém věku, když byla, řekněme, 100 – 220 milionů let stará, nabouralo těleso o velikosti srovnatelné s planetou Mars. Při tomto impaktu mělo dojít k roztavení a odtržení části zemské kůry, která se dostala na oběžnou dráhu a z tohoto materiálu posléze v jakémsi ‚protolunárním disku‘ zkondenzoval náš Měsíc. Což je představa, která získala reálné obrysy někdy v 70. letech minulého století a dodnes je považována za nejpravděpodobnější. Nicméně má celou řadu jemných detailů, které je třeba dopilovat a o to se pokouší její různé variace nebo nové alternativní teorie.“
Důkazy o dávné srážce
„Asi nejhmatatelnějším důkazem, který si uvědomí časem každý z nás, je ten, že zemská osa je výrazně nakloněná v úhlu zhruba 23 stupňů. To přisuzujeme právě dávnému impaktu. Druhá věc je, že Měsíc byl v minulosti výrazně blíže k Zemi, než je dnes. To také zcela koresponduje s našimi představami o dynamice celého procesu vzniku a vývoje soustavy Země – Měsíc.“
Teorie o vzniku Měsíce z materiálu, uvolněného srážkou ještě horké Země s jiným tělesem o velikosti Marsu, je stále upravována a doplňována. Nedávno se například objevila jakási „přídavná“ hypotéza, podle které Zemi po kolizi dočasně obíhala dokonce dvě tělesa, jakési „protoměsíce“, které se teprve později další srážkou spojily v jedno těleso. Proč si to někteří astronomové myslí?
Dvě podoby Měsíce
Měsíc má dvě různé tváře, říká astronom Jakub Rozehnal. Ta, která je přivrácená k Zemi, je daleko méně hornatá, než odvrácená strana Měsíce. A právě tuto skutečnost „přídavná“ hypotéza vysvětluje:
„Je to alternativa, o které je třeba uvažovat, ovšem bez podrobnějšího průzkumu Měsíce k ní asi nemůžeme zaujmout nějaké jednoznačné stanovisko. Kdybychom si mohli prohlédnout i odvrácenou stranu Měsíce, na kterou nám zprostředkovala pohled až sovětská sonda Luna, zjistili bychom, že obě měsíční polokoule se skutečně dramaticky liší. Přivrácená strana je pokrytá velkým množstvím tmavých oblastí relativně zvlněného terénu, který je vylit bazaltovou lávou, čili měsíčními moři. Naopak ta odvrácená strana je výrazně hornatější a moře tam nenajdeme. Důvod je takový, že měsíční kůra na té odvrácené straně je asi třikrát tlustší než na přivrácené straně. Jeden z výkladů tohoto fenoménu nám říkal, že v době, kdy Měsíc kondenzoval na oběžné dráze, usadily se díky slapovým silám a gravitačnímu působení Země těžší prvky mírně mimo střed Měsíce, konkrétně na té straně blíž k Zemi. Mezi těžší prvky samozřejmě patří i radioaktivní izotopy uranu nebo thoria, které svým postupným rozpadem uvolňovaly teplo. A to tu kůru na přivracené straně ztenčilo.“
Teorie „velkého plesku“
„Alternativní výklad pramení z možnosti, že se z materiálu vyvrženého ze Země impaktem utvořila na oběžné dráze dvě tělesa, poměr jejichž hmotností byl zhruba 1:25. Menší těleso se na nějaký čas usídlilo v takzvaném Langrangeově bodě soustavy Země – Měsíc, kde se vyrovnává gravitace Měsíce a Země. V takovém bodu mohlo těleso podle dynamických simulací setrvávat i několik milionů let, což je doba dostatečně dlouhá na to, aby se větší měsíc zformoval v podstatě do dnešní podoby. Nicméně gravitační rušení, tzv. perturbace, posléze způsobila vychýlení toho menšího měsíce z Langrangeova bodu a jeho postupné přibližování k většímu bratru. Následovalo něco, co autoři teorie označují jako ‚velký plesk‘. Něco, co skutečně může připomínat rozplesknutí dortu o komikovu tvář.
Menší měsíc dohnal ten větší a připlácl se na něj rychlostí zhruba 2 km/sec. Člověku připadá taková rychlost obrovská, ale na vesmírné poměry je to rychlost téměř šnečí. Nemělo to nijak katastrofické důsledky; jen ten menší měsíc se zcela roztavil a opravdu se doslova připlácl na jednu stranu našeho dnešního Měsíce. Tato teorie je v tuto chvíli spíše jen tak nahrubo nahozenou hypotézou, jak by se dala vysvětlit rozdílnost mezi povrchy na přivrácené a odvrácené straně. Abychom ji potvrdili, nebo vyvrátili, potřebovali bychom podrobnou analýzu vzorků, zejména z odvrácené strany Měsíce, které zatím bohužel nemáme. Máme je pouze z přivracené strany, kde přistáli lidé nebo sovětská robotická sonda.“
Měsíc synem Země?
Další teorie, která se snaží vysvětlit vznik Měsíce, prý je i není nová. Ať tak nebo tak, podle astronoma Jakuba Rozehnala je to teorie dost „atraktivní“ a odborníci ji budou muset respektovat:
„V roce 2010 si odborníci všimli, že zastoupení lehkých a těžkých prvků v kůře Měsíce odpovídá složení zemské kůry výrazně více, než by vlastně mělo. Má se to takto: impaktová teorie očekává, že Měsíc, který se vytvořil z vyvrženého materiálu, bude asi z 80% tvořen materiálem vlastního impaktoru a jen z 20% z materiálu, který poskytla naše zeměkoule. Jinými slovy – očekávali bychom složení podobné, ale nikoliv stejné. A přitom je obsah některých izotopů prakticky totožný! Z toho důvodu přišli dva holandští fyzici s domněnkou, že Měsíc mohl vzniknout ještě úplně jinak. A to tak, že se jedná o skutečného syna naší Země v pravém slova smyslu. Znamenalo by to, že se náš Měsíc odtrhl od velice rychle rotující Země, což není myšlenka nijak nová. Přišel s ní už astronom a matematik George Darwin, syn slavného Charlese Darwina, asi před 140 lety. Nicméně chyběl důvod, proč by se něco takového mělo dít.“
Mohou za to izotopy?
„Holandští fyzici ukázali, že Země měla dostatek radioaktivních izotopů k tomu, aby se v době jejího útlého mládí, kdy byla ještě žhavá, mohly vlivem odstředivých sil nakumulovat ve velkém množství v tehdejších rovníkových oblastech. Tam poté došlo k druhotnému roztavení povrchu Země, následnému odtržení materiálu a zkondenzování Měsíce. Což by mohlo vysvětlovat skutečně velice podobný obsah některých izotopů. To, co samozřejmě nedokáže tato teorie úplně zřetelně vysvětlit. je sklon rotační osy Země. Obě teorie je třeba vzít v potaz a na jejich základě stanovit nějakou měřitelnou veličinu, která by byla buď jejich důkazem, nebo jejich vyvrácením. Změřit ji a dále uvidíme.“
Měsíc na útěku
Ať už Země získala svůj Měsíc jakkoliv, jisté je, že o něj jednou zase přijde. To už je dnes všeobecně známo. Jak ale na závěr upozorňuje astronom a vedoucí Štefánikovy hvězdárny v Praze na Petříně Jakub Rozehnal, bude to trvat ještě docela dlouho. Tak dlouho, že nás to nemusí ani v nejmenším trápit:
„Když Měsíc vznikl, tak byl Zemi zhruba třicetkrát blíže, než je dnes. Na obloze bychom ho viděli opravdu velice podrobně. Nicméně díky působení slapových sil dochází k tomu, že se postupně zpomaluje rotace naší Země. Ukazuje se, že v době vzniku Měsíce byla rotace Země zhruba pětkrát rychlejší; to znamená, že nám den trval něco přes 5 hodin. V současné době se Měsíc od Země vzdaluje a to právě díky tomu, že zpomaluje její rotaci. Celé to se děje ve jménu zákona zachování momentu hybnosti, který nám říká, že množství rotačního pohybu obsažené v soustavě musí zůstat zachováno. To znamená, že jestliže se zpomaluje rotace Země, musí zároveň narůstat vzdálenost mezi Zemí a Měsícem, aby celkový moment zůstal stejný.“
Na konci jedné éry
„Vzdalování samozřejmě okem nepostřehneme, ale prostřednictvím laserových dálkoměrů ho velice přesně změříme. Měsíc se vzdaluje rychlostí téměř 4 centimetry za rok, což je vzdálenost docela znatelná. V budoucnu to povede k tomu, že se Měsíc dostane tak daleko, že se stane samostatnou oběžnicí Slunce. Druhá věc je, že by k tomu mělo dojít za zhruba 5 miliard let, což je zároveň doba životnosti našeho Slunce. Slunce se za 5 – 6 miliard let začne zvětšovat, nafukovat, a to do takových rozměrů, že podle některých modelů pohltí nejenom Merkur a Venuši, ale posléze i Zemi. V tu chvíli už nám asi nebude líto, že nemáme Měsíc.“
K těmto slovům astronoma Jakuba Rozehnala je zbytečné cokoliv dodávat. Na vesmír budou lidé asi vždycky krátcí.
Vysíláno v Planetáriu č. 38/2011, 17. - 23. září.
Přepis: NEWTON Media, a.s., redakčně doplněno a upraveno.
Čtěte také:
Náš přítel Měsíc. Sondy a náměsíčníci
Záblesky na Měsíci stále záhadné
Čekání na Měsíc
Příliš nabitý Měsíc
Poslední lidé na Měsíci
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Víte, kde spočívá náš společný ukrytý poklad? Blíž, než si myslíte!
Jan Rosák, moderátor
Slovo nad zlato
Víte, jaký vztah mají politici a policisté? Kde se vzalo slovo Vánoce? Za jaké slovo vděčí Turci husitům? Že se mladým paním původně zapalovalo něco úplně jiného než lýtka? Že segedínský guláš nemá se Segedínem nic společného a že známe na den přesně vznik slova dálnice? Takových objevů je plná knížka Slovo nad zlato. Tvoří ji výběr z rozhovorů moderátora Jana Rosáka s dřívějším ředitelem Ústavu pro jazyk český docentem Karlem Olivou, které vysílal Český rozhlas Dvojka.
