Měsíc je známým tělesem na obloze a jeho tajemství odhalujeme již od nepaměti. Jeho skutečná historie je však poměrně spletitá a složitá. Čím lepší jsou naše sondy a přístroje na nich, tím více toho o minulosti Měsíce víme. V geologické historii Měsíce převažují katastrofické impakty, oddělené delšími obdobími postupné eroze a občasné sopečné činnosti. Bezpočet drobných nárazů neustále rozmazávalo povrchové textury, i když podpovrchové zůstaly nedotčené, alespoň dokud ji nenarušily velké dopady. Díky větším srážkám se smíchaly výrony s materiály z různých zdrojů, včetně kráterů a pánví, regolitů, vulkanických láv a došlo i na podpovrchové pronikání magmatu do okolních hornin, respektive do okolního prostředí. Od ztuhnutí kůry se na měsíčním povrchu objevují nejrůznější krátery, prstencové pánve a tmavá moře (Měsíční moře, či latinsky mare jsou opticky tmavší oblasti na povrchu Měsíce). Poměry těchto prvků se však vyvíjely. Rozložení měsíčních moří se neustále měnilo s tím, jak vznikaly nové pánve.  Ty se vyplňovaly lávou a byly překryty výtrysky z následných impaktů. Vulkanická činnost přetrvávala i v době, kdy míra impaktů již klesala, což vedlo k většímu množství obnaženého čediče v pozdější historii Měsíce.

Raná historie Měsíce

Měsíční historie začala přibližně před 4,5 miliardou let, tedy nedlouho po vzniku samotného Měsíce. Tomuto období říkáme Éra přednektarická (před 4,53 mld. let až před 3,92 mld. let) — došlo ke vzniku Měsíce a formování měsíční kůry. Ta byla neustále silně bombardována asteroidy. Přesný proces akrece a specifika raných materiálů zůstávají předmětem debat mezi badateli. V přednektarském období vzniklo 30 identifikovaných pánví, včetně významných, jako jsou pánve Procellarum, což není nic jiného než známý Oceán bouří a kráter obřích rozměrů South Pole-Aitken. Impaktní pánve vzniklé v tomto období jsou obzvláště významné, protože pánev South Pole-Aitken je uznávána jako nejstarší. Jižní část Aitkenovo páneve (SPA) je charakteristická svým eliptickým tvarem a rozměry 2400 x 2050 km se středem 53° j. š. a 191° v. d.. Analýzy v rámci nejlépe odpovídajících elips pánve naznačují severojižní uspořádání distribuce železa, thoria a oblastí s vysokou topografií, což naznačuje, že na tyto distribuce mohl mít vliv šikmý impakt. Vnější elipsa pánve tvoří nespojitý prstenec, výrazně vymezený v blízkosti jižního pólu a na severovýchodě, kde je okolní topografie vyvýšená. To z ní činí neocenitelnou přírodní laboratoř pro studium vzniku a škálování dynamiky vzniku eliptických kráterů a vývoje masivních pánví v širším smyslu. Proto jsou i jakékoli vzorky z této oblasti velmi významné, jak dokazuje výzkum z poslední doby. Značný pokrok zaznamenala čínská výprava Chang’e-1 a následující Chang’e-2. Z nasbíraných dat byla vytvořena geologická mapa v měřítku 1:2,5 milionu. Detailní geologickou mapu Měsíce složenou z dat programu Chang lze najít zde. Upozorňuji, že obrázek má přes 200 MB!

 

Základy pro čínský průzkum Měsíce byly položeny a pomohly vytvořit prostorovou databázi, což znamenalo významný skok v čínském planetárním geologickém mapování. Význam to ovšem mělo mezinárodní, protože se Čína o svá data podělila. Pro lepší orientaci uvádím kompletní geologickou minulost Měsíce rozdělenou na jednotlivé éry.

Éry a geologické události

• Éra přednektarická (před 4,53 mld. let až před 3,92 mld. let) — došlo ke vzniku Měsíce a formování měsíční kůry. Ta byla silně bombardována asteroidy.
• Éra nektarická (před 3,92 mld. let až před 3,85 mld. let) — na počátku tohoto období vznikla v oblasti dnešního Mare Nectaris (Moře nektaru) pánev Nectaris. Byla jedna z prvních velkých mnohaprstencových pánví, které v tomto období vznikly.
• Éra imbrická (před 3,85 mld. let až před 3,2 mld. let) — na počátku tohoto období došlo v oblasti dnešního Mare Imbrium (Moře dešťů) k pádu planetky o průměru asi 100 km, který způsobil vznik pánve Imbrium. Imbrická éra se dělí na raně imbrickou, kdy vznikaly velké pánve a pozdně imbrickou, kdy tyto pánve byly většinou vyplněny čedičem při vulkanické aktivitě. Tak vznikly dnešní měsíční moře.
• Éra eratosthénská (před 3,2 mld. let až před 1,2 mld. let) — v tomto období vznikaly mírně erodované krátery, jejichž paprsky tvořené sekundárními krátery jsou již zahlazené. Příkladem takového kráteru je kráter Eratosthenes.
• Éra kopernická (před 1,2 mld. let až po současnost) — v tomto období vznikaly mladé krátery, se světlými paprsky. Příkladem těchto kráterů je kráter Koperník nebo kráter Tycho.

V posledních letech byla vytvořena ucelená sada měsíčních geologických map ve stejném měřítku, která zahrnuje celý Měsíc, ale doposud ta nejpodrobnější pochází právě z Číny a letos v dubnu vyšla i v knižní podobě pod názvem Geologic Map of the Global Moon. Tyto mapy podrobně popisují geologické vlastnosti, rozložení horninových typů a tektonické rysy, čímž vědecká komunita zvyšuje schopnost provádět podrobné geologické analýzy. Jen díky tomu mohla vzniknout návratová mise Chang’e-6 a hádejte co? Ano, jejím hlavním úkolem je odběr vzorků z pánve South Pole-Aitken — svatého grálu měsíční geologie.

Chang’e-6 a svatý grál měsíční geologie

Pojďme si tedy seznámit z konkrétní oblastí, která byla vybrána pro odběr vzorků. Na základě studie plochy o rozloze 890 000 km² v okolí kráteru Apollo (Apollo Basin je  538 km velký prstencový impaktní kráter na odvrácenné straně Měsíce). Útvar byl pojmenován na počest programu Apollo a mnoho jednotlivých kráterů v pánvi Apollo Basin je pojmenováno po astronautech, kteří zahynuli na palubě raketoplánů Challenger a Columbia. Dopad, který vytvořil kotlinu Apollo, mohl obnažit část spodní kůry Měsíce. Není divu, že byl vybrán jako jedna z padesáti lokalit, které se sonda LRO podrobně věnuje kvůli budoucímu průzkumu Měsíce, protože obsahuje vzácné prastaré usazeniny. Díky tomu, že kráter Apollo vznikl pozdějším dopadem asteroidu o průměru asi 480 km je pravděpodobné, že v jeho části je odhalena spodní část kury Měsíce. Je to tedy možnost jak tuto vrstvu zkoumat bez nutnosti kopat hlubokou jámu. Je to jedno z mála podobných míst na Měsíci a stejně jako geologové na Zemi mohou rekonstruovat historii Země průřezem horninových vrstev, může tato oblast pomoci z rekonstrukcí historie Měsíce. Jde tedy skutečně o výjimečné místo, jak věří vědci. Není divu, že kotlina Apollo je ústředním bodem současného lunárního geologického výzkumu.

Pro odběr vzorků sondy Chang’e-6 byla vybrána lokalita v jižní části pánve Apollo 43°±2° j. š. a 154°±4° z. d, která má podpořit další výzkum. O složení měsíčního pláště v této oblasti se stále vedou rozsáhlé diskuse. Existuje rozpor mezi provedenými pozorováními vozítka Yutu-2 mise Chang’e 4, která naznačila, že složení pláště v impaktním kráteru Von Kármán je tvořeno především olivínem a následně pyroxenem s nízkým obsahem vápníku, což je však v rozporu s předchozím výzkumem, který ve stejné pánvi pozoroval hojnost pyroxenu s nízkým obsahem vápníku. Tento rozpor vyvolává otázky týkající se heterogenity nebo vrstevnaté struktury měsíčního pláště, která se může výrazně lišit i v rámci stejné oblasti.  Navíc vědci pomocí přístroje Moon Mineralogy Mapper (M3) NASA, který byl na palubě indické sondy Čandraján-1 (Chandrayaan-1) odhalili, že části vnitřku kráteru Apollo mají podobné složení jako impaktní tavenina v pánvi South Pole-Aitken. Můžeme tedy říci, že jak oblast South Pole-Aitken, tak i pánev Apollo mohou být jedny z nejstarších měsíčních kráterů vůbec. Při vzniku kráterů dochází k rozpadu kůry a tvorbě regolitu, což je vnější vrstva rozpadlé horniny, která se rozpadá na jemný prach submikronové velikosti.

Čím hlouběji nahlédneme do nitra Měsíce, tím větší množství železa kůra obsahuje. Když se Měsíc poprvé zformoval, byl z velké části roztavený. Minerály obsahující těžší prvky, jako je železo, klesaly směrem dolů k jádru a minerály s lehčími prvky, jako je křemík, draslík a sodík, migrovaly nahoru, čímž vznikla původní měsíční kůra. Právě asteroid, který vytvořil pánev South Pole-Aitken pravděpodobně prořízl kůru a možná i svrchní plášť. Impaktní tavenina ztuhla a vytvořila centrální dno kráteru. Očekáváme tedy, že bude obsahovat o něco více železa. Je pravděpodobné, že Země zažila velmi podobné bombardování jaké zažil i Měsíc. Obří krátery na jiných světech napříč Sluneční soustavou, včetně planet Merkur a Mars, naznačují, že bombardování bylo rozšířené. Na Zemi však byly záznamy o těchto událostech z velké části erodovány již dávno. Kůra je recyklována deskovou tektonikou a zvětralá větrem a deštěm, čímž se vymazávají prastaré impaktní pánve a zjevné krátery. Lze tedy říci, že díky výzkumu kráterů Apollo a South Pole-Aitken se nám otevírá okno nejen do nejstarší historie Měsíc, ale i Země. Není tedy těžké si představit, jak vědecky cenné vzorky z této oblasti jsou.

Chang’e-6 je průlomovou misí, která by mohla na Zemi dopravit až 2 kg vzorku z mimořádně zajímavé oblasti a to z hloubky asi 2 m.  Celá mise mise Chang’e 6 bude trvat více než 50 dní. Přibližně 5 dnů trvala cesta k Měsíci, brzdění a usazení na lunární oběžnou dráhu. Dalších asi 20 dní bude sonda kroužit po stejné dráze okolo Měsíce. Poté by mělo dojit k sestupové fázi. Po přistání během 48 hodin dojde k vrtání a odběru vzorků. Jelikož je na palubě také malý rover, dojde i na něj, ale škoda, že podrobnosti chybí. Cesta domů se vzorky potrvá  přibližně 5 dnů. Zejména práce na povrchu bude ostře sledovaná. Krom sběru hornin do návratové části proběhne analýza horniny už přímo na místě. Nás může těšit, že na takto významné misi se Evropa také podílí prostřednictvím ESA. Na palubě landeru jsou přístroje NILS (Negative Ions on Lunar Surface) ze Švédska, DORN (Detection of Outgassing Radon) z Francie a INRRI z Itálie. To, že to Čína myslí s lunárním průzkumem vážně dokázala již mnohokrát, ale současná mise řadí Čínu mezi lídry udávající směr. Odebrané vzorky by pomohly zpřesnit stáří a podrobné chemické a mineralogické složení měsíčního pláště, ale také by zlepšily naše chápání geologických procesů, které formovaly Měsíc. Takové údaje jsou nezbytné pro rozšíření našich znalostí o měsíční geologii, zejména pokud jde o složení a vývoj měsíčního nitra. A čím více víme o Měsíci, tím více víme také o Zemi.

Zdroje informací:
https://cs.wikipedia.org
https://en.wikipedia.org
https://cs.wikipedia.org
https://moonzooblog.wordpress.com
https://lunarnetworks.blogspot.com
http://geochina.cgs.gov.cn
https://cs.wikipedia.org/wiki/Stratigrafie_M%C4%9Bs%C3%ADce

Zdroje obrázků:
https://pbs.twimg.com
https://upload.wikimedia.org
https://www.lroc.asu.edu
https://www.nasaspaceflight.com
https://lh4.ggpht.com