Tajemnica księżyca.pdf

(73 KB) Pobierz
10440449 UNPDF
Tajemnice Księżyca
Rozwiązanie wielu zagadek zależy od lepszego poznania historii naszego satelity
Księżyc jest lekko zniekształcony – wygląda, jakby ktoś przycisnął jego bieguny
między kciukiem a palcem wskazującym, spłaszczając go dookoła równika.
Ponadto jest lekko uwypuklony w kierunku osi Księżyc–Ziemia. Teraz naukowcy
ogłosili, że wiedzą dlaczego satelita Ziemi ma taki kształt. Hipotez jest kilka.
W spłaszczeniu Księżyca nie ma nic dziwnego – obraca się, a działająca na zewnątrz
siła odśrodkowa musiała stworzyć wybrzuszenie, zanim eony temu stopiona magma
zmieniła się w twardą skałę.
Jeszcze w 1799 roku słynny matematyk Pierre-Simon Laplace zauważył drgania
Księżyca w przód i w tył wynikające z jego zdeformowanego kształtu. I choć
spłaszczenie okazało się nieznaczne – średnica Księżyca na równiku wynosi 3474 km,
około 4 km więcej niż średnica biegunowa – mimo wszystko było ono większe, niż
wynikałoby to z jego obecnego okresu obrotu wokół własnej osi, liczącego 27 dni, 7
godzin, 43 minuty i 11,5 sekundy. „Szkopuł tkwił w tym, że Księżyc był zbyt płaski” –
mówi Maria T. Zuber, profesor geofizyki i planetologii w Massachusetts Institute of
Technology.
Misje kosmiczne z lat 60. i 70. ubiegłego wieku pozwoliły odkryć drugą deformację
Księżyca. Okazało się, że jest on delikatnie uwypuklony na osi Księżyc–Ziemia.
Oznacza to, że przekrój satelity wzdłuż równika nie wyglądałby jak idealny okrąg, ale
bardziej jak piłka do rugby, skierowana jednym ze zwężonych końców w stronę Ziemi.
Jednak nikt nie był w stanie podać w pełni przekonującego wyjaśnienia obecnego
kształtu Księżyca. Nie jest to zresztą jedyna zagadka. Kolejne pytanie brzmi, dlaczego
bliższa jego strona, która zawsze zwrócona jest ku Ziemi, tak bardzo różni się pod
1
 
10440449.001.png
względem wyglądu i faktury od drugiej strony? Nawet geneza naszego satelity nie jest
do końca jasna, choć wielu naukowców twierdzi, że powstał 4,5 miliarda lat temu, z
odłamków powstałych po uderzeniu obiektu o wielkości Marsa w Ziemię.„On wciąż
skrywa cholernie dużo tajemnic” – mówi Kimmo Innanen, profesor astronomii na
Uniwersytecie York w Toronto.
W najnowszym wydaniu „Science”, profesor Zuber wraz z Jackiem Wisdomem oraz
Ianem Garrick-Bethnellem obwieścili, że znają prawdopodobną odpowiedź na pytanie,
dlaczego Księżyc jest zniekształcony. W rzeczywistości, mają tych hipotez kilka.
Laplace nie wiedział, że Księżyc stopniowo oddala się od Ziemi i zwalnia swe obroty.
Promienie laserów, odbijające się przez lata od luster pozostawionych na jego
powierzchni przez astronautów z Apollo, pokazują, że każdego roku Księżyc oddala się
od Ziemi o 38 milimetrów.
Obecnie rezonans orbitalny Księżyca w stosunku do Ziemi wynosi 1:1, co oznacza, że
jego okres okrążenia orbity jest równy okresowi obrotu wokół własnej osi. Dlatego jedna
strona Księżyca jest cały czas zwrócona ku Ziemi.
W przeszłości Księżyc znajdował się dużo bliżej Ziemi i potrzebował mniej czasu na jej
okrążenie. Przy rezonansie równym 1:1 musiał obracać się szybciej, co mogłoby
tłumaczyć spłaszczenie jego powierzchni. Ale z tych kalkulacji nie wynika prawidłowe
wyjaśnienie zniekształcenia na osi Księżyc–Ziemia. „One muszą być spójne” – twierdzi
Maria Zuber.
Jedna z hipotez sugeruje, że Księżyc przypadkowo okrzepł w takiej akurat postaci. Inne
ciała niebieskie, jak chociażby Ziemia, też nie mają przecież idealnie symetrycznych
kształtów.
Naukowcy z MIT uważają jednak, że obserwowana deformacja jest zbyt duża, by mogła
powstać przypadkowo. Proponują za to inne wyjaśnienie: Księżyc na początku swego
istnienia poruszał się po eliptycznej, a nie okrężnej orbicie, i to z rezonansem równym
3:2, czyli na każde dwa okrążenia orbity przypadały trzy obroty wokół własnej osi.
Zdaniem badaczy, taki stan miał trwać zaledwie około kilkuset milionów lat, zanim siły
pływowe spowolniły obroty Księżyca i przestawiły go na obecny, okrężny rezonans 1:1.
Wyliczenia naukowców pokazują, że na orbicie typu eliptycznego występują siły, które
były w stanie nadać Księżycowi jego obecny kształt. „Zagadka liczyła sobie 200 lat, a
my jako pierwsi wpadliśmy na rozwiązanie, które się sprawdza” – cieszy się profesor
Zuber.
Jej zespół odkrył także, że orbity z wyższymi wartościami rezonansu, na przykład dwa
obroty na jedno okrążenie, mogą tak samo ukształtować satelitę. „Mamy całą rodzinę
2
potencjalnych wyjaśnień” – dodaje Zuber.
W towarzyszącym artykułowi w „Science” komentarzu profesor Innanen określił
zaprezentowane rozwiązanie mianem „genialnego”.
Jednak Peter M. Goldreich, emerytowany profesor astrofizyki i fizyki planetarnej z
California Institute of Technology, wskazuje, że zespół z MIT nie wyjaśnił, w jaki sposób
Księżyc znalazł się w rezonansie 3:2. „To poważne niedociągnięcie”, stwierdził.
Podczas gdy eliptyczna orbita i rezonans 3:2 mogą wytłumaczyć taki, a nie inny kształt
Księżyca, nie są w stanie wyjaśnić różnic pomiędzy jego stronami. Skorupa na bliższej
stronie jest dużo cieńsza, z rozległymi polami dawno zastygłego ciemnego bazaltu,
zwanymi maria (od łac. mare ), czyli morzami. Ciemna strona Księżyca pokryta jest dużo
grubszą skorupą z licznymi kraterami, za to ma niewiele mórz.
Po części ze względu na gęstość bazaltu w morzach, środek ciężkości Księżyca nie
znajduje się w samym jego centrum, ale jest przesunięty o ponad półtora kilometra. Nie
wiadomo jednak, jak doszło do tego przesunięcia. „To byłby dobry pomysł na projekt
badawczy” – mówi Kimmo Innanen.
Rozwiązanie wielu zagadek zależy od lepszego poznania historii naszego satelity. W
ramach najpopularniejszej aktualnie teorii uformowania się Księżyca wskutek zderzenia
obiektu wielkości Marsa z Ziemią, naukowcy sądzą, że na samym początku Księżyc
orbitował bardzo blisko, około 25 tysięcy kilometrów nad Ziemią (w porównaniu z 384
tysiącami km dziś), a następnie zaczął się oddalać.
David J. Stevenson, profesor planetologii w Caltech, zwykł mawiać, że są mocne
dowody na teorię kolizji. Teraz mówi nieco inaczej: „Istnieją silne argumenty przeciw
alternatywnym wyjaśnieniom”.
Naukowcy sugerowali kiedyś, że Księżyc w jakiś sposób podlega sile grawitacji lub że
powstał z materiału, który oddzielił się od Ziemi. Kwestie te pozostały niewyjaśnione,
ponieważ zgromadzono bardzo niewiele nowych danych.
W ciągu trzech dziesięcioleci, jakie minęły od czasów projektu Apollo, NASA wysłała
tylko jedną sondę, wykonanego tanim kosztem Lunar Prospectora, który okrążył
Księżyc w 1998 i 1999 roku.
Ostatnimi czasy zamiast astronautów NASA woli wysyłać w Kosmos roboty. Taką misją
ma być Lunar Reconnaissance Orbiter, przygotowywany do wystrzelenia w 2008 roku.
Księżycowe misje z udziałem robotów planują również Indie, Japonia i Chiny. Zdaniem
naukowców, tu właśnie leży szansa na prawdziwy renesans badań nad Księżycem.
„Pogadamy za pięć lat” – mówi profesor Zuber.
3
4
Zgłoś jeśli naruszono regulamin