Proč úspěch průzkumu Měsíce přímo závisí na „bitvě hypotéz“o jeho původu
Mezi teoriemi o původu Seleny existuje dlouhodobý vážný boj: američtí vědci věří, že byla „vyražena“ze Země ranou starověké mrtvé planety a jejich kolegy z Ruska a Izraele - že nedošlo k žádným eschatologickým střetům planet. Jak pozemšťané prozkoumají Měsíc, závisí na tom, který z nich má pravdu.
Na první pohled je ruch kolem pozemského satelitu tajemný. Na jedné straně kolonizace Měsíce stěží dává smysl: jeho plocha (asi 1/14 zemské oblasti) je přibližně stejná jako oblast tropických a arktických pouští Země; mezitím se dokonce ovládají i pozemské pouště velmi pomalu a vývoj měsíce bude stát řádově větší. Názor nadšenců, že tam je hélium-3 a je to hodný důvod pro průzkum Měsíce, je v rozporu s dobře známou skutečností: energeticky příznivá termonukleární reakce nebyla dosud dosažena ani u deuteria, zatímco zapálení hélia-3 je řádově těžší a leží venku předvídatelná budoucnost lidstva. Na druhou stranu, jedna síla za druhou plánuje letos nová přistání na Měsíci. Otázka zní: proč?
Správná odpověď na tuto otázku je jednoduchá: vědecký závod a závod se zdroji je „smíšený“se závodem prestiže. Jsou-li nonamerické hypotézy původu pozemského satelitu správné, je tam spousta vody a ve formě vodního ledu, který je vhodný pro vývoj. V přítomnosti vody lze na měsíčním regolitu pěstovat suchozemské plodiny - takové experimenty již byly úspěšně provedeny. S vodou a jídlem, stejně jako se zdrojem kyslíku, bude mnohem, mnohem snazší a levnější studovat a ovládat Měsíc, než v případě, kdy musí být vše přeneseno ze Země. Zdůrazňujeme, že založení základny neznamená kolonizaci. Arktické ostrovy a Antarktida nemohou být hustě osídleny, ale tam jsou základny. Jsou potřebné z výzkumných, vojenských a logistických důvodů. Měsíc má šestkrát menší gravitaci než Země. To znamená, že je z něj snazší (potřebujete desetkrát méně paliva) zvednout palivo a oxidační činidlo,získané ze stejné vody - například pro tankování lodí létajících na Mars. Chcete-li začít plánovat měsíční základny, musíte nejprve zjistit: kdo má pravdu? Je Měsíc opravdu suchý?
Megawar: jak se zrodila myšlenka střetu Země s jinou planetou
Stojí za to se podívat na sluneční soustavu, jak bylo známo v roce 1975, kdy Američané Hartman a Davis formulovali teorii megakolize Země-Teia. V tom vzdáleném roce nebyl Charon dosud objeven a v celé sluneční soustavě byly známy přesně dva typy satelitů: ty, které jsou radikálně menší než jejich planety (Phobos a Deimos, satelity obřích planet) a Měsíc. Byla v té době jedinou známou družicí, jejíž hmotnost byla více než procento hmotnosti její planety.
Neobvyklá povaha tohoto satelitu také vyžadovala nekonvenční teorii jeho původu, zejména proto, že nemotorné hypotézy předchůdce, jako je oddělení kusu od Země pod údajnou akcí jeho dřívější rychlé rotace (hypotéza Darwina, syna Karla Darwina), byly poněkud naivní a snadno vyvrácené. Tato a podobné hypotézy špatně vysvětlily skutečnost, že železné jádro Měsíce je ve srovnání se Zemí malé a neexistuje voda (jak tomu bylo v té době věřeno).
Propagační video:
Ve skutečnosti v té době již byla voda v měsíčním horninu objevena: Apollo přineslo půdu na Zemi, kde byla voda nalezena v 60. letech. Ale bylo to přičítáno zemnímu znečištění nebo meteoritům. Přímé důkazy od detektorů iontů, které detekovaly vodu poblíž Apolla, byly také připisovány zemskému znečištění. V lunární geologii byl vyvolán jev, který je častěji připisován humanitním vědám - vědci odmítli empirická fakta, protože se neshodovali s tehdejšími existujícími teoriemi původu Seleny: ve všech se nejprve roztavila, to znamená, že musela ztratit vodu. Věda té doby předpokládala, že na Měsíc dopadla pouze jedna varianta vody - s kometami. Ale v kometární vodě je poměr deuteria k vodíku odlišný a ve vodě, kterou Američané našli na Měsíci, byl poměr těchto izotopů vodíku stejný jako na Zemi. Teorie té doby to neumožňovala,proč bylo všechno přičítáno „znečištění Země“a Selena byla prohlášena za zcela bezvodou.
Nelze však vysvětlit jiné rysy lunární půdy způsobené suchozemským znečištěním. Jedná se o nižší obsah titanu a dalších relativně těžkých prvků.
Kolize Země s jinou planetou.
Teprve v roce 1975 se v USA narodila hypotéza mega dopadu (mega dopad). Podle toho se stará planeta Theia před 4,5 miliardami let srazila se Zemí a super-silný dopad vrhl velké množství materiálu z obou planet do vesmíru. Měsíc se časem tvořil z trosek. Zemský satelit nebyl získán „primární“(jako například satelity Jupiteru), ale „sekundární“, vznikající z kolize velkých nebeských těles. Byla odstraněna otázka, proč je hmotnost Seleny ve srovnání s hmotou Země sama o sobě tak velká - mnohem víc než hmotnost satelitů jiných planet sluneční soustavy.
Mega Impact také snadno vysvětlil, proč na Měsíci bylo jen několik těžkých prvků (což byla pravda) a vůbec žádná voda (což bylo po letech Apolla tvrdohlavou neznalostí faktů). Horní vrstvy Země obsahují několik těžkých prvků - většina z nich klesla do jádra a spodní vrstvy magmatu. Když se planety srazily, trosky by se měly rozšířit až na tisíce stupňů. Jakákoli voda z nich by se vypařila a letěla do vesmíru. Když zchlazené zbytky tvořily Měsíc, měly už být úplně suché.
Zdá se, že někdo zmeškal
Hypotéza vypadala po celé tři roky v pořádku. Ale již v roce 1978 byl objeven Charon, satelit Pluta. Pokud je Měsíc 80krát méně masivní než Země, pak je Charon jen devětkrát lehčí než Pluto. Ukázalo se, že na vzhledu měsíce není nic zvláštního. Vznikla přirozená otázka: jak je to možné, protože střet velkých planet, jako je Theia a Země, musí být vzácnou událostí?
Umělecký pohled na Charona z povrchu Pluta.
Ještě nepohodlnější byla analýza lunárních hornin v laboratořích a první údaje o meteoritech cizího původu. Ukázalo se, že pouze Měsíc je izotopicky nerozeznatelný od Země a všechny ostatní planety sluneční soustavy jsou jasně odlišné. Jak se to stalo, když Selena údajně obsahovala substanci jiné planety - hypotetické starověké Theie?
Aby se vysvětlil tento rozpor, byla upravena hypotéza megakoseku: místo narození Teie bylo považováno … na orbitu Země, proto je izotopové složení obou planet stejné. Údajně na něm vznikly dvě planety najednou, které se pak srazily. Nebylo jasné, proč se na planetě Země objevily dvě planety a jedna po druhé na oběžné dráze jiných planet systému.
Geologové také přidali problémy. Vyvstala legitimní otázka: pokud mega kolize dvou planet zahřívá Zemi a její trosky, odkud voda pochází z planety? Podle všech účtů by se měl vypařit. Teorie mega-dopadu se již stala nesmírně populární, nechtěli ji opustit, takže byl předložen nápad, že se voda na Zemi objevila později - přinesly ji komety, které padly na planetu po miliardy let. Brzy se však zjistilo, že poměr izotopů vodíku a kyslíku v kometární vodě se velmi liší od stejného poměru v pozemské vodě. Voda z asteroidů je podobnější, ale na nich je jen velmi málo, to znamená, že nemohou být zdrojem pozemských oceánů.
V 21. století se na Měsíci začaly objevovat stopy vody. A když zastáncové hypotézy mega-šoku navrhli, že komety přinesly tuto vodu, nizozemští geologové ukázali, že lunární horniny se nemohly vytvořit ve své současné podobě bez přítomnosti vody od samého začátku formování satelitu. Ruská astronomové situaci zhoršili: podle jejich názoru typická srážka komety s Měsícem vede k odchodu více než 95% vody zpět do vesmíru.
Nejlepší ze všeho je, že se situace promítla do článku z roku 2013 s titulkem „Teorie dopadu je vyčerpaná“.
Jak asteroidní kladivo vybudovalo měsíc
V roce 2007 vyšlo dílo slavného fyzika N. Gorkavyho „Formace Měsíce a binárních asteroidů“, které poprvé ukázalo, že mechanismus formování Měsíce není ojedinělý - naopak, ve Sluneční soustavě vytvořil obrovské množství satelitů. Pouze tyto satelity byly tvořeny hlavně v asteroidech, a nikoli v hmotnějších planetách.
Scénář vzhledu asteroidů a Měsíce je jednoduchý. Úplně první srážky s asteroidy o velikosti 10–1 000 kilometrů tvoří prstenec vyhazovaných úlomků kolem planety, jehož rychlost je vyšší než první kosmická (to znamená, že se nemohou rychle vrátit zpět). Následné údery asteroidů rychle zvyšují hmotnost disku - jeho úlomky „zachycují“nové úlomky létající z planety. Ti, kteří létali ve směru opačném ke směru otáčení disku a planety, z kolize s troskami disku ztratí svou rychlost a spadnou zpět na planetu. Ti, kteří létají stejným směrem jako disk a planeta se otáčí - připojte se k disku. Čím více je jeho hmota, tím více trosek vyřazují nové asteroidy, dokáže zachytit. Při stále častějších kolizích, staré trosky v disku ztrácí energii a rychlost, je pro ně snazší se „držet pohromadě“při nárazu,bez rozptylu po kolizi. Na disku se tedy začíná tvořit velký satelit.
V takovém scénáři ani Země ani vyřazené trosky nezahřívají až tisíce stupňů, to znamená, že se zemská voda neodvaří ani v zemských oceánech, ani jako součást měsíce. A izotopy v jejich pevných horninách se shodují, protože Selene, jak se ukázalo, vyvstávala hlavně ze zemských trosek.
Rovněž je snadné pochopit původ lunárních moří na straně Měsíce obrácené k Zemi (asi před 3–4 miliardami let láva nalila na povrch Měsíce a zmrazená, tvořená temná moře pokrývající 16% plochy lunárního povrchu a umístěná na viditelné straně Měsíce). Pokud Měsíc „zachytí“všechny trosky vyražené asteroidy ze Země, pak by je měl „chytit“stranou obrácenou k Zemi. Proto je na stínové straně satelitu mnohem méně lunárních moří.
Jak je tomu často u hypotéz v naší době, několik vědeckých skupin může udělat stejný objev, protože existuje mnoho článků v recenzovaných časopisech a ne všichni vědci mají dostatek času na jejich přečtení. Závěry Gorkavy byly „znovuobjeveny“v roce 2014 moskevskou skupinou astronomů a v roce 2015 izraelským. Doposud tato hypotéza není akceptována pouze ve Spojených státech, je to však jen otázka času. Rozpory hypotézy s mega dopadem jsou nerozpustné, zatímco nový zatím neprokazuje žádné rozpory s pozorovanou realitou.
Jak nová teorie změní praxi studia a zkoumání Měsíce
Pokud byl Měsíc vytvořen z pozemského materiálu, musí na něm být světelné prvky. Voda z povrchu se brzy vypařila, ale v cirkumpolárních zónách (zejména v kráterech) není slunce. Radarová data podporují tuto hypotézu. To znamená, že události, které se zdají být miliardami let, mají dnes zásadní význam. Kdyby byla lunární voda produktem komet, byla by vzácná a těžko by se zachovala ve formě znatelného množství čistého ledu.
Vstupy do lávových trubic, uvnitř kterých může být hodně ledu.
Co je důležité, kromě cirumpolárních kráterů existují na planetě další místa, kde je možná přítomnost světelných prvků - lávové trubice. V podmínkách nízké měsíční gravitace mají takové sopečné jeskyně průměr až stovky metrů a jejich délka se měří v kilometrech. Vrstva půdy od 10 metrů kompletně chrání vnitřek jeskyní před kosmickým zářením a teplota v nich je vždy stabilní. Američtí vědci naznačují, že tam, stejně jako v mnoha pozemských lávových trubkách, může existovat čistě vodní led. Do lunárních lávových trubic je mnoho vstupů (viz výše). Není lepší místo pro měsíční výzkumnou základnu.
Kráter v moři klidu (Mare Tranquillitatis).
Ve světle nových údajů je nutné prozkoumat Měsíc ne v nízkých zeměpisných šířkách, jak to dělali Američané v 60. až 70. letech, ale na úplně jiných místech - blíže k pólu. Mimochodem, jak lze snadno přesvědčit, Indiáni a další noví účastníci lunárního závodu odesílají svá vozidla. Při jakémkoli pokusu o vytvoření měsíční základny bude vodním ledem cenný zdroj. Kromě toho v blízké polární zóně Měsíce slunce svítí na některých místech déle než 95% délky roku. To dále zjednoduší zakládání. Je jasné, že nikdo nevyhlásí kusy satelitu za vlastnictví pozemského státu, ale stejně jako u arktických základen bude mít ten, kdo jako první získá oporu na příznivém místě, při studiu měsíce velké výhody.
Americká teorie utváření Měsíce během meziplanetární srážky tedy tvrdí, že Selena je suchý kus kamene, kde je málo vody a je to jen aluviální. Ruský a později izraelský předpokládá, že pozemský satelit vznikl z mnoha dopadů malých asteroidů, a proto je bohatý na vodu. Ten, kdo jako první zjistí, která z teorií je správná, bude mít velký náskok ve vývoji lunární vody. Je to ona, kdo se stane klíčovým zdrojem, bez kterého není možná ani měsíční základna, ani detailní studium Měsíce obecně.