Twoja wyszukiwarka

ANDRZEJ PIEŃKOWSKI
KĘS SREBNEGO GLOBU, CZYLI KSIĘŻYC W ZASIĘGU RĘKI
Wiedza i Życie nr 6/1998
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 6/1998

PODCZAS CZERWCOWEGO PIKNIKU NAUKOWEGO MOŻNA BĘDZIE ZOBACZYĆ NAJPRAWDZIWSZY KAWAŁEK KSIĘŻYCA.

Jest drugim po Słońcu najjaśniejszym obiektem kosmicznym na naszym niebie. Od zawsze rozświetla ziemskie noce swoim zimnym blaskiem, fascynując ludzkie umysły. Motywy z nim związane pojawiają się we wszystkich istniejących i historycznych kulturach. Nawet w świecie zwierząt odgrywa istotną rolę. Nic więc dziwnego, że ludzie od niepamiętnych czasów zwracali oczy, a następnie teleskopy, ku Księżycowi. W końcu polecieli tam, by poznać jego tajemnice. Ich trofeum stanowiły księżycowe skały.

Nasz satelita, choć blisko związany z Ziemią przez miliardy lat, prawie w niczym jej nie przypomina. Ziemia ma gęstą atmosferę, oceany, aktywny wulkanizm, wreszcie biosferę, która bez wszystkich poprzednich czynników nie mogłaby istnieć. Na Księżycu nie znajdziemy nic z tej listy. Jedyne występujące przy jego powierzchni gazy to cząsteczki odziedziczone po wietrze słonecznym i wyziewy z głębszych partii skał; nie zabawiają jednak tam długo i uciekają w przestrzeń kosmiczną. O płynnej wodzie nie ma co marzyć; ostatnio przeprowadzone badania wykryły jedynie minimalne ilości H2O w wiecznie zasłoniętych przed Słońcem kraterach. Co więcej, najprawdopodobniej jest to woda zalegająca pod powierzchnią w postaci lodu. Dodajmy brak czynnego wulkanizmu, a zdamy sobie sprawę, że nakreślony w tych kilku zdaniach świat jest miejscem prawie tak martwym, jak lodowata międzyplanetarna pustka. Srebrny Glob to kosmiczna "skamieniałość", dokument dalekiej przeszłości, źródło informacji o kosmosie sprzed wielu miliardów lat, gdy Księżyc rodził się - a wraz z nim Ziemia.

DLACZEGO AKURAT SKAŁY?

Trudno przecenić naukową wartość skały, co do której jesteśmy na 100% pewni, że pochodzi z Księżyca. Obserwacje jego powierzchni z Ziemi, a nawet z orbity, choć dostarczają wielu cennych informacji, nie zastąpią kawałka stałej materii, który można wszechstronnie zbadać w laboratorium. Nieliczne skały księżycowe spadły na Ziemię w postaci meteorytów (z powierzchni Księżyca wybił je wcześniej inny meteoryt). Chociaż mamy je za darmo, próbki te jednak nie są zbyt wartościowe - jedyne, co możemy powiedzieć o ich pochodzeniu, to to, że były kiedyś na Księżycu.

KSIĘŻYCOWY OCEAN

Pierwsze próbki Księżyca przywiozła na Ziemię załoga statku Apollo 11. Było to w lipcu 1969 roku - pierwsze w historii lądowanie człowieka na innym niż Ziemia obiekcie kosmicznym. Lądownik osiadł na obszarze Morza Spokoju (Mare Tranquilitatis), o którym od dawna wiedziano z obserwacji naziemnych, że, podobnie jak wszystkie "morza" księżycowe, jest zbudowane z bazaltu. Bazalt jest czarną, drobnoziarnistą skałą, złożoną głównie z minerałów: oliwinu, piroksenu i plagioklazu, doskonale znaną z ziemskich erupcji wulkanicznych, a struktury analogiczne do "mórz" księżycowych występują także na Ziemi, np. w Indiach, i mówi się o nich: "trapy". Tym większe było zaskoczenie, gdy po powrocie okazało się, że wśród przywiezionych próbek znajdują się fragmenty skał anortozytowych (jasnoszare, zwykle gruboziarniste skały, w których występuje prawie wyłącznie minerał plagioklaz). Nie wiadomo, skąd się wzięły na obszarze bazaltowego "morza". Jedyne sensowne wyjaśnienie zakłada, że okruchy anortozytów po prostu przyleciały z księżycowych gór - po tym, jak zostały wyrzucone w górę przy upadku meteorytu.

Problemem pozostawał jednak sam fakt występowania anortozytów na Księżycu. Skały o składzie zbliżonym do bazaltu nikogo nie dziwiły, bo uważa się, że taką formę przyjmuje zwykle nie rozdzielona materia krzemianowa (przykładem są meteoryty kamienne, skały z płaszcza Ziemi). Natomiast obecność anortozytu - skały o wyjątkowo specyficznym składzie - była dowodem, że Księżyc był kiedyś gorący i zachodziły w nim aktywne procesy wulkaniczne, konieczne do wytopienia plagioklazu z bazaltu. Tak właśnie narodziła się hipoteza o globalnym oceanie magmy, który miał istnieć na Księżycu 4.5 mld lat temu - hipoteza, której do dziś nie podważono. Stopniowo teorię rozszerzono na inne obiekty kosmiczne typu ziemskiego. Dziś większość geologów uważa, że ocean magmy istniał kiedyś także na Ziemi [patrz Wiek Ziemi, "WiŻ" nr 4/1998].

NIERÓWNE POŁÓWKI

Kolejne lądowania na Księżycu dostarczały kilogramy nowych próbek z różnych jego rejonów. Wraz z nimi pojawiały się nowe pytania. Gdy uznano pomysł z oceanem magmy za realny, oczywistą tego konsekwencją było przyjęcie istnienia globalnej warstwy anortozytowej. Okazało się, że występuje tam rzeczywiście i, co więcej, jest doskonale widoczna z Ziemi. Otóż plagioklaz jest podstawowym minerałem budującym księżycowe góry, czyli jasne rejony okalające ciemne "morza", widoczne w pogodną noc na tarczy Księżyca. Bazaltowe wylewy "mórz" są zatem tylko cienkim kożuchem czarnej skały na wszechobecnych anortozytach. Nie wiadomo, co mogło spowodować tak gigantyczne wypływy lawy. Przypuszcza się, że są produktem uderzenia meteorytu, który był na tyle duży, iż spowodował pęknięcie skorupy księżycowej i dał ujście zalegającej w głębi magmie.

Ryc. 1. Co wywołało tak duże różnice w rozmieszczeniu "mórz" i gór na obu półkulach? Księżyc widoczny z Ziemi i z drugiej strony

Tu jednak pojawiają się nowe wątpliwości: wygląd odwrotnej, niewidocznej z Ziemi strony Księżyca bardzo różni się od tej, którą dobrze znamy. Nie ma na niej "mórz". Czyżby meteoryty upadały tylko na widoczną stronę, w jakiś niewyjaśniony sposób unikając tej drugiej? Nie wydaje się to prawdopodobne, zważywszy na gąszcz kraterów widoczny na zdjęciach Księżyca "od tyłu" (ryc. 1). Można to zatem wyjaśnić tylko wewnętrzną niejednorodnością naszego satelity, przejawiającą się tym, że jego skorupa jest cieńsza po widocznej stronie i, co za tym idzie, mniej odporna na meteoryty (ryc. 2). Przyczyna tego zróżnicowania, potwierdzonego później przez badania sejsmiczne Księżyca, pozostaje do dziś nie wyjaśniona.

MAGAZYN NA ORBICIE

Fakt, że Księżyc jest zróżnicowany pod względem geologicznym, to dobra wiadomość dla ludzkości. Procesy różnicowania się (dyferencjacji) skał, jeśli trwają wystarczająco długo, prowadzą do powstawania odosobnionych nagromadzeń specyficznych składników skały macierzystej. Gdy uznajemy, że
mogą się nam do czegoś przydać, nazywamy je złożami i próbujemy eksploatować. Złoża na Księżycu mają przy tym wyjątkową wartość, bo są już na orbicie. Wystrzelenie rakiety z jego
powierzchni jest dużo łatwiejsze (i przede wszystkim tańsze) niż z Ziemi, z uwagi na sześciokrotnie mniejszą grawitację. Stąd właśnie bierze się ogromne zainteresowanie geologią Księżyca.

Wyobraźmy sobie: mała rakieta zabiera aparaturę i ludzi na Księżyc; tam dołącza-
my im potężne zbiorniki z wyprodukowanym na miejscu paliwem, zaopatrujemy w tlen i wodę, odzyskane z księżycowych skał. Tak przygotowana wyprawa mogłaby polecieć na Marsa, Wenus czy nawet Europę. Czyż to nie pociągająca wizja? Z pewnością jest ona pociągająca dla amerykańskiej agencji kosmicznej NASA, która 6 stycznia br. wystrzeliła na orbitę księżycową sondę Lunar Prospector, następcę Clementine. W ciągu najbliższych 30 lat ma ona dostarczyć precyzyjnych informacji na temat zróżnicowania składu chemicznego powierzchni Księżyca (pod kątem występowania złóż), a także anomalii magnetycznych i grawitacyjnych.

Ryc. 2. Budowa geologiczna Księżyca. W przeciwieństwie do Ziemi, skały jego płaszcza nie reagują plastycznie na odkształcenia mechaniczne - jakiekolwiek uderzenie w powierzchnię sprawia, że wpada w sejsmiczny rezonans

Szczególną uwagę zwrócono na występowanie zamarzniętej wody, którą kilka lat temu wykryła na południowym biegunie Księżyca sonda Clementine. Ostatnio NASA potwierdziła tę informację, przytaczając pierwsze wyniki pomiarów przeprowadzonych z pokładu sondy Lunar Prospector [patrz Galileo, Europa i woda, "WiŻ" nr 5/ /1998]. Odkrycie to otwiera nowe perspektywy dla misji planetarnych. Sonda Clementine -animacja.

ZDERZENIE

Lunar Prospector ma szansę udzielić rzeczowej odpowiedzi także na inne pytanie: skąd wziął się Księżyc? Coraz więcej faktów przekonuje naukowców, że należy uwierzyć w zderzeniową teorię jego powstania. Według tej hipotezy, jakieś 4.5 mld lat temu w Ziemię uderzył ogromny obiekt kosmiczny, prawdopodobnie inna planeta, mniej więcej wielkości Marsa [patrz Ewolucja Ziemi, "Świat Nauki" nr 12/1994]. Niewyobrażalnie wysoka ilość energii uwolniona w tej kolizji doprowadziła do roztopienia znacznej części Ziemi i wyrzucenia dużej części powstałej w ten sposób gorącej materii na orbitę. Z tej właśnie "gliny" miał zostać ulepiony Księżyc.

Ryc. 3. Pierwszy geolog na Księżycu, członek załogi Apollo 17, pobiera próbki skał

Trzeba przyznać, że teoria zderzeniowa jest bardzo kusząca. Świetnie tłumaczy wielkość i moment obrotowy Księżyca, jego niejednorodność wewnętrzną, a także pozostaje w zgodzie z współczesnymi poglądami na historię jego i Ziemi. Jednakże, jeśli takie wydarzenie rzeczywiście miało miejsce, wciąż jest dla nas bardzo tajemnicze. Nie wiemy, z jakiego materiału powstał Księżyc - uderzającej planety czy Ziemi; jak głęboko sięgał ocean magmy; czy istniało wtedy życie; jaka w ogóle była wtedy Ziemia? Pytania mnożą się, pobudzając wyobraźnię uczonych i zwykłych ludzi, którzy oczekują konkretnej odpowiedzi.

SELENOLOGIA

Amerykańskie lądowniki Apollo przywiozły z Księżyca 382 kg różnych skał księżycowych. Do tego należy dodać próbki uzyskane przez radzieckie próbniki Łuna oraz księżycowe meteoryty. Mamy więc już na Ziemi sporo Księżyca. Z badań nad tymi próbkami narodziła się już nawet nowa nauka - selenologia, czyli geologia Księżyca. Nazwa ta pochodzi od greckiej bogini Selene.

Ryc. 4. Fragment Księżyca, który pokażemy 6 czerwca, to bazalt z księżycowego "morza", pobrany 30 lipca 1971 roku przez Jamesa Irwina z załogi Apollo 15

Ze względu na wartość tych okazów, przytłaczająca większość z nich jest jednak dostępna tylko nielicznym naukowcom. Bardzo niewiele z nich można obejrzeć w muzeach, a jedynie trzy dotknąć. Spośród tych ostatnich dwa są w USA, a trzeci w Meksyku (wszystkie trzy to ten sam bazalt, przywieziony przez ostatnią wyprawę Apollo 17 - ryc. 3).

I tu na koniec dobra wiadomość. Niedługo jedna z "upublicznionych" skał pojawi się w Polsce! Podczas Pikniku Naukowego, który odbędzie się 6 czerwca 1998 roku na Rynku Nowego Miasta w Warszawie, w stoisku "Wiedzy i Życia" pokażemy kawałek Księżyca (ryc. 4).

Do zobaczenia 6 czerwca.

Zdjęcia: NASA

O podobnych zagadnieniach przeczytasz w artykułach:
(03/98) KSIĘŻYCOWY POSZUKIWACZ
(05/98) GALILEO, EUROPA I WODA