55-cio letnia tajemnica Ciemnej Strony Księżyca rozwiązana?

Znaleziono prawdopodobne wyjaśnienie braku księżycowych mórz na Ciemnej Stronie Księżyca. Źródło: NASA/GSFC/Arizona State University.

Astrofizycy twierdzą, że rozwiązano jedną z największych zagadek dotyczących naszego Księżyca.

Gdy radziecki statek kosmiczny Luna 3 przekazał pierwsze zdjęcia drugiej, tak zwanej ciemnej strony Księżyca, naukowcy byli nieco zaskoczeni. Wcześniej bowiem oczekiwano, że będzie ona wyglądać bardzo podobnie do tej widocznej z Ziemi półkuli. Jednak zamiast charakterystycznych „mórz”, od lat już obserwowanych przez małe, ziemskie teleskopy, ujrzano jedynie równiny, kratery meteorytowe, i zaledwie kilka mniejszych, ciemnych obszarów, pokrywających tylko 2% powierchni tej ciemnej strony.

Przez przeszło 55 lat pytanie, dlaczego obie strony naszego satelity są tak diametralnie różne, pozostawało dręczącą astronomów zagadką znaną jako Problem Wyżynnej Ciemnej Strony Księżyca. "Pamiętam, jak po raz pierwszy zobaczyłem glob Księżyca jako chłopiec, i uderzyła mnie jego asymetria" - mówi naukowiec Jason Wright "Były tam (tj. na ciemnej stronie) same góry i kratery. Gdzie były morza?” Niedawno jednak Wright i jego współpracownicy z Penn State University wymyślili wiarygodne wyjaśnienie tego faktu, opublikowane teraz prestiżowym piśmie Astrophysical Journal Letters.

Od dawna wiadomo było, że brak bazaltowych równin nazywanych morzami jest wynikiem tego, że skorupa na ciemnej stronie Księżyca jest grubsza. Nie było jednak jasne, dlaczego tak jest, i czy to przypadek, czy też wiąże się to z bliskością i odległością obu stron od Ziemi.

Rozmiar Księżyca jest również zagadkowy - w stosunku do rozmiarów Ziemi. Pewna teoria głosi, że nasz satelita uformował się z pozostałości materii po zderzeniu się z Ziemią obiektu wielkości Marsa. Po takim zderzeniu oba ciała – Ziemia i nowo powstały Księżyc – musiały być bardzo gorące. Sam Księżyc krążył dużo bliżej Ziemi, silniej też ulegając jej wpływom grawitacyjnym. W takiej bliskiej odległości rotacja synchroniczna (czyli taki obrót ciał wokół siebie, w którym jedna strona satelita jest zawsze zwrócona ku okrążanemu obiektowi), nastąpiłaby bardzo szybko. To samo zjawisko jest obserwowane w przypadku planet, które okrążają swoje gwiazdy na bardzo ciasnych orbitach. Choć wzajemne oddziaływanie Ziemia-Księżyc z czasem zepchnęło Księżyc dystans równy 10 do 20 razy jego oryginalnej, początkowej odległości od Ziemi, z odpowiednio dłuższym okresem orbitalnym, jego obrót nadal odbywa się tak, że jedna strona globu jest zawsze zwrócona ku Ziemi.

Mniejszy księżyc schładzał się dużo szybciej, podczas gdy Ziemia po kolizji jeszcze długo była gorąca – wg. autorów publikacji nawet do 2500 ° C. Na stronę Księżyca skierowaną ku Ziemi świeciły za to jakby dwa słońca - drugie co prawda znacznie chłodniejsze i mniejsze, ale także dużo bliższe. W rezultacie po stronie zwróconej ku Ziemi ochłodzenie zachodziło dużo wolniej niż na tej skierowanej na zewnątrz.

Gdy opary skał zaczęły się schładzać, opadły najpierw elementy złożone z aluminium i wapnia. Miałyby one spaść najpierw na zimniejszej, ciemnej stronie Księżyca, tworząc tam wówczas grubszą skorupę złożoną ze skaleni plagioklazowych. Wyżyny zawierają też znacznie większą koncentrację tlenku glinu (24% do 15%) i znacznie mniej tlenku żelaza (14% do 6%) oraz dwutlenku tytanu (4% do 1%). Gdy więc później liczne asteroidy uderzały w powierzchnię bliskiej strony Księżyca, łatwo wypływała z nich lawa, która następnie wypełniała puste przestrzenie kraterów. Tymczasem po drugiej stronie grubsza skorupa prawie zawsze zapobiegała takiemu wypływowi lawy.

Z tym nowym odkryciem astronomicznym wiąże się też pewna ironia. Niektórzy astronomowie mieli już dawno temu dość określenia “Ciemna Strona Księżyca”. Światło Słońca oświetla ją bowiem w tym samym stopniu, co tę widoczną z Ziemi. Teraz zdaje się jednak, że ta „jasna” strona faktycznie otrzymywała niegdyś więcej energii – od Ziemi.

Cały artykuł:

Arpita Roy, Jason T. Wright and Steinn Sigurðsson, Earthshine on a young moon: explaining the lunar farside highlands

Liczba odsłon: 38211