Záhada horké měsíční skvrny: Co se skrývá pod povrchem Luny?

Lunární povrch si nejčastěji spojujeme s impaktními krátery coby stopami po dopadech kosmických těles. Na současném vzhledu našeho souseda se však zásadně podílela rovněž vulkanická činnost. Už v roce 1949 publikoval astronom Ralph Baldwin teorii, že by tamní „moře“ mohl utvářet bazalt neboli čedič, tedy tmavě šedá vulkanická hornina, která se hojně vyskytuje i na Zemi. A nemýlil se. Rozbor vzorků dovezených posádkou Apolla 11 ukázal, že měsíční moře skutečně tvoří bazalty složené z minerálů bohatých na železo a hořčík, jako jsou olivín či pyroxen.

Kde se vzala moře?

Vznik popsaných lunárních bazaltů spadá do období před 1,2–3,8 miliardy roků, kdy se v hlubších částech měsíčního pláště tavily horniny. Příčina tkvěla v teple, jež se uvolňovalo rozpadem radioaktivního uranu, thoria a olova. Vzniklé magma pak vystupovalo k povrchu především tam, kde kůru oslabily katastrofické dopady planetek. Proto dnes ztuhlé lávové příkrovy pozorujeme převážně v impaktních pánvích a velkých kráterech. Uvedeným způsobem vznikla na našem souputníkovi moře, jejichž pojmenování se zásluhou kartografů Michaela van Langrena, Johanna Hevelia a Giovanniho Battisty Riccioliho dostalo v 17. století do prvních měsíčních map. A tam poněkud zavádějící označení přetrvalo až dodnes.

Tím ovšem výčet stop po sopečné činnosti na Měsíci nekončí. Kromě rozsáhlých příkrovů ztuhlé lávy, trhlin způsobených výstupem magmatu k povrchu, nebo dokonce vymletých lávových koryt můžeme na tamním povrchu rozeznat i místa, kudy láva vyvěrala. Nečekejte však sopky s tak příkrými svahy, jaké obdivujeme například u vrstvených pozemských stratovulkánů Fudži či Popocatépetl. Měsíční sopky mají spíš tvar nevysokých boulí, jimž říkáme lunární dómy. Za formu a vzhled většiny sopečných útvarů na našem průvodci totiž zodpovídá čedičový vulkanismus, který měl povahu málo viskózních neboli snadno tekoucích láv. Nové poznatky nicméně naznačují, že nešlo o jediný typ magmatu pronikajícího měsíční kúrou.

Jako z Vesmírné odysey

Objev publikovaný loni v časopisu Nature poněkud připomíná děj proslulého vědecko-fantastického románu Arthura C. Clarka 2001: Vesmírná odysea, kde vědci pomocí sondy na oběžné dráze kolem Měsíce nejprve objeví magnetickou anomálii v kráteru Tycho. A když pak začnou zkoumat její centrum, narazí v hloubce asi šesti metrů na dílo vyspělé mimozemské civilizace – temně černý kvádrový monolit.

Skutečný vědecký tým pod vedením geofyzika Matthewa Sieglera z Planetary Science Institute v arizonském Tucsonu se ovšem nezaměřil na lunární magnetické anomálie, nýbrž na zdroje tepla pod povrchem. Badatelé využili data z čínských sond Čchang-e 1 a 2 (Chang’e), které Měsíc zkoumaly v letech 2007–2011 z jeho oběžné dráhy a poprvé v historii měly ve výbavě přístroje schopné zachytit mikrovlnné záření přicházející od našeho souseda. Zmíněné detektory totiž umožňují odhalit zvýšený přísun tepla i z hlubinných zdrojů, nikoliv jen z povrchu jako infračervené kamery.

Právě uvedeným způsobem vědci identifikovali izolovanou tepelnou anomálii na odvrácené lunární polokouli. Nachází se na rozhraní velkých impaktních kráterů Compton a Belkovich a je opravdu nepřehlédnutelná: Podle Sieglerových slov jde pravděpodobně o největší zdroj tepla na Měsíci. Obvyklý přísun geotermálního toku zjištěný astronauty při misích Apollo se pohyboval okolo 15–20 miliwattů na metr čtvereční, zatímco v místě nově objevené „horké skvrny“ se jedná až o 180 miliwattů. Musíme si nicméně uvědomit, že samotný povrch tam nijak horký není a jeho teplota se v noci pohybuje pouze kolem −190 °C.

Senzace se nekoná

I když badatele objev anomálie překvapil, její poloha zasvěcené odborníky příliš nezaskočila. Oblast Compton–Belkovich se totiž nachází v jejich hledáčku už od 90. let. Když americká sonda Lunar Prospector mapovala v roce 1998 pomocí gama-spektro­metru výskyt radioaktivních prvků na lunárním povrchu, vyšlo najevo, že zmíněná lokalita představuje místo s největší koncentrací thoria na našem souputníkovi. A při zvýšené koncentraci radioaktivních prvků spolu s vyšší produkcí tepla na jednom místě geologové samozřejmě zpozorní, jelikož by mohlo jít o projev aktivního vulkanismu. Přesto na odvrácené straně, kde byla sopečná aktivita ve srovnání s přivrácenou polokoulí jen minimální, nikdo nic podobného nečekal.

Objev žhavého vulkanického centra na Měsíci by jistě znamenal senzaci, vědci však dostupná data interpretují jinak: Nejlepší vysvětlení zvýšeného tepleného toku nabízí přítomnost starobylého magmatického tělesa pod povrchem, které produkuje víc tepla než okolní měsíční kůra. Stačí ji totiž roztavit víckrát na jednom místě, a zvýšit tak ve vzniklé tavenině obsah uranu a thoria. Jejich přirozený pozvolný rozpad pak zajistí potřebné zahřátí.

Velká geologická hádanka

Jelikož sondy Čchang-e 1 a 2 zkoumaly tepelnou anomálii na odvrácené straně hned ve čtyřech vlnových délkách mikrovlnného záření, a navíc z různých výšek, získali vědci poměrně slušnou představu o prostorovém rozsahu zmíněného zdroje – má průměr asi 50 km. Podobným magmatickým útvarům na Zemi říkáme batolity a vznikly utuhnutím magmatu hluboko pod povrchem. A tady to začíná být opravdu zajímavé. 

Pozemské batolity s vyšším zastoupením radiogenních prvků totiž tvoří převážně žula. A žula, respektive granit, zastupuje zcela odlišný typ magmatických hornin, než jaké známe z projevů čedičového vulkanismu na přivrácené straně Měsíce. Granit navíc ke svému vzniku zpravidla potřebuje vodu, a to v mnohem větším množství, než se na zemském průvodci vyskytuje v současnosti. Kromě toho batolity na Zemi nacházíme především pod pásemnými pohořími, jako jsou Andy či Sierra Nevada, jež se utvářejí díky procesům spojeným s pohybem litosférických desek. Na Měsíci však chybí obojí – dostatek vody i desková tektonika.

Proto zůstává nově objevená tepelná anomálie Compton–Belkovich geologickou hádankou a velkou výzvou pro budoucí mise. Možná se tak v příštích letech dozvíme o neobvyklých podmínkách, jež ke vzniku popsaného batolitu vedly, nebo naopak zjistíme, že za tamní zvýšenou koncentraci radiogenních prvků a větší tepelný tok může jiný proces.