LRO i tajemnice kurczącego się Księżyca

0

Sonda kosmiczna LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) dostarczyła obrazy księżycowych klifów które świadczą o tym, że w czasie ostatniego miliarda lat średnica Srebrnego Globu zmniejszyła się o około 200 metrów.  Możliwe jest także, że te skarpy uformowały się nawet niespełna 100 milionów lat temu. Czyżby proces “kurczenia się” nadal zachodził na Księżycu.

Zmiana rozmiarów naszego naturalnego satelity jest związana z jego przeszłością, a w szczególności z jego narodzinami. Na wczesnym etapie swojej ewolucji był to bowiem masywny obiekt o wysokiej temperaturze, podgrzewany jeszcze w wyniku rozpadu izotopów promieniotwórczych oraz impaktów asteroid i komet. Proces ten nie trwał jednak wiecznie – ilość materiałów radioaktywnych zawartych w materiale tworzącym Księżyc stale się zmniejszała, jednocześnie zakończył się okres Wielkiego Bombardowania. Od tego czasu temperatura naszego satelity mogła tylko spadać.

Wraz ze spadkiem temperatury zmieniała się także struktura samego Księżyca. Bezpośrednią konsekwencją tego procesu było właśnie jego kurczenie się, gdy stygnące skały zwiększały swoją gęstość. Najsilniej zaznaczyło się to we wczesnej historii ewolucyjnej Srebrnego Globu, choć obecnie uzyskane dowody świadczą, że zjawisko to występowało także znacznie później – choć z mniejszą intensywnością.

Wspomniane klify nie stanowią na Księżycu szczególnie wyraźnej formacji – wprost przeciwnie, w stosunku do większości formacji są niewielkie – największa z nich posiada zaledwie około 90 metrów wysokości, przy długości kilku kilometrów, choć zazwyczaj ich rozmiary są znacznie mniejsze. O ich młodym wieku świadczą miejsca, w których skarpy te przechodzą przez niewielkie kratery uderzeniowe – oznacza to, że pojawiły się z pewnością po tym, jak impakt spowodował powstanie zagłębienia w księżycowej powierzchni. Co więcej, kratery tej wielkości na Srebrnym Globie nie należą do formacji stałych – są one ustawicznie niszczone przez kolejne zderzenia z ciałami kosmicznymi.

Po raz pierwszy klify te zostały zaobserwowane przy okazji misji Apollo, które dostarczyły ogromną liczbę zdjęć powierzchni, wykonaną za pomocą specjalnych kamer zainstalowanych na pokładach orbiterów wyprawy 15, 16 i 17. Ich odkrycie nie mogło jednak jednoznacznie świadczyć o istnieniu procesów globalnych – w szczególności kurczenia się całego globu z powodu zmian jego temperatury wewnętrznej. Powodem były same misje księżycowe – w związku z tym, że orbity pojazdów przebiegały nad Księżycowym równikiem, choć orbitery perfekcyjnie wykonały swoje zadanie, to materiał zdjęciowy pozwalał na zobrazowanie tylko około 20% powierzchni Srebrnego Globu. Nie można było zatem na ich podstawie wnioskować o procesach globalnych – odkryte skarpy mogły bowiem świadczyć o procesach, które wystąpiły jedynie lokalnie.

Należący do NASA orbiter rozwiązał jednak ten problem, dostarczając zdjęć w wysokiej rozdzielczości rejonów Księżyca znajdujących się także z dala od równika. Co więcej – na zdjęciach tych odkryto aż 14 wcześniej nieznanych formacji, które zidentyfikowano jako charakterystyczne skarpy, z czego siedem znajdowało się powyżej szerokości geograficznej 60 stopni. Pozwoliło to na zweryfikowanie teorii i potwierdziło, że zjawisko istotnie występuje globalnie, a najbardziej prawdopodobnym jego wyjaśnieniem jest właśnie kurczenie się całego Księżyca.

Jak mógł przebiegać taki proces? W momencie gdy Srebrny Glob skurczył się, spowodowało to zmianę naprężeń w jego skorupie, w efekcie czego w niektórych miejscach skały popękały i przesunęły się względem siebie, co stanowi źródło powstania tych charakterystycznych klifów. Co interesujące – wiele z tych skarp posiada charakterystyczny półokrągły kształt. Nie jest jasne co stanowi przyczynę występowania tego zjawiska, choć przypuszcza się, że może to być związane z fizycznymi właściwościami samego regolitu.

Odkrycie stawia pod znakiem zapytanie interpretację części danych pochodzących z misji programu Apollo, które pozostawiły czułe sejsmometry na powierzchni Księżyca. Urządzenia te zarejestrowały wiele wstrząsów, które tłumaczono impaktami meteorytów, oddziaływaniem grawitacyjnym Ziemi czy też zmianami temperatur w czasie księżycowego dnia i nocy. Teraz okazuje się, że pewna część z tych wstrząsów mogła w istocie był spowodowana formowaniem się nowych klifów, lub dalszym wypiętrzaniem starych. Dokładna analiza istniejących formacji na zdjęciach z programu Apollo i ich porównanie z materiałem wykonanym przez sondę LRO być może pozwoli odpowiedzieć i na to pytanie. Odkrycie wyraźnych zmian w tych strukturach udowodniłoby, że te procesy geologiczne nadal zachodzą na Księżycu po upływie około 4 miliardów lat od jego powstania.

Księżyc nie jest jednak jedynym ciałem na którym obserwujemy tego rodzaju formacje – podobne, choć w znacznie większej skali występują na Merkurym. O ile na Księżycu mają one kilkadziesiąt metrów wysokości, o tyle ich odpowiedniki na najbliższej Słońcu planecie Układu Słonecznego są od nich nawet około 30 razy większe i mogą ciągnąć się przez setki kilometrów. Według naukowców oznacza to, że Merkury skurczył się w znacznie większym stopniu niż Księżyc. Przyczyną mogły być różnice w postaniu obu obiektów – podczas gdy Merkury był dosłownie kulą płynnego żelaza i lżejszego materiału, Księżyc mógł być jedynie częściowo stopiony, ze stosunkowo niedużym jądrem. Oznaczałoby to, że w toku swojej ewolucji skurczyłby się mniej niż Merkury – i właśnie wspomniane wcześniej skarpy mogą być tego dowodem.

Naukowcy mają nadzieję, że dalsze badania, a w szczególności powstanie mapy całego Księżyca w wysokiej rozdzielczości, pozwoli na dokładniejsze zbadanie tych szalenie interesujących formacji, mogących pomóc nam w zrozumieniu ewolucji naszego jedynego naturalnego satelity.

(NASA)

Jeden z klifów przechodzący przez niewielkie kratery uderzeniowe na powierchni Księżyca; przy średnicy około 40 metrów kratery te szybko ulegają erozji w wyniku uderzeń kolejnych ciał kosmicznych (NASA/Goddard/Arizona State University/Smithsonian)

Rysunek przedstawiający mechanizm formowania się klifów; gdy materiał księżycowy się kurczy, powstałe naprężenia przesywają skały (Arizona State University)

Mapa wystepowania charakterystycznych klifów na powierzchni Księżyca; kolorem czarnym zaznaczono skarpy znane wcześniej, kolorem biały odkryte dzieki zdjęciom z sondy LRO (NASA/Arizona State University/Smithsonian)

Share.

Comments are closed.