Největší událost v historii Měsíce: Vědci našli odpověď na otázku jak vznikl Oceán bouří

Když planetární geologové zkoumají cizí světy, snaží se odhalit všechny děje, které se na nich v minulosti odehrály. Záludnost jejich detektivní práce spočívá v tom, že žádnou z událostí nelze zkoumat odděleně – musejí se řešit ve vzájemných souvislostech. Vědce pak mohou potkat překvapivá zjištění. A jedno takové přinesla i studie publikovaná loni v dubnu, jež spojila vznik dvou největších útvarů na Měsíci.

Jediný oceán

Rozdíly mezi oceány a moři na Zemi jsou zřejmé: Liší se rozsahem, hloubkou, teplotou či přítomností proudů. Jediný měsíční oceán, Oceanus Procellarum, se však od ostatních lunárních moří odlišuje především rozlohou. Se čtyřmi miliony kilometrů čtverečních více než dvakrát překonává největší lunární Moře dešťů. Kromě rozměrů hraje ovšem roli i fakt, že Oceán bouří nemá tak zřetelné okraje: Zatímco tedy u Moře dešťů, nepokojů nebo třeba jasu dobře rozeznáme jejich oválné tvary ohraničené horskými valy, v jeho případě není vůbec jasné, kde vlastně končí a kde začíná. Znamená to snad, že nemá nic společného s velkými impakty, jež se podepsaly pod okrouhlou podobu většiny lunárních moří? Daná otázka zůstávala dlouho bez přesné odpovědi.

Jako jeden z prvních se již v 70. letech minulého století pustil do pátrání Peter Cadogan. Podle jeho studie by mohl Oceanus Procellarum tvořit pozůstatek ohromné impaktní pánve o průměru 2 400 km, jež měla vzniknout o několik stovek milionů let dřív než většina jejích lunárních protějšků. Absenci horských valů u Oceánu bouří vysvětloval britský geolog tím, že kůra našeho souputníka tehdy ještě nebyla dostatečně utuhlá a reagovala na impakt podobně jako plastelína – jizva po zformování obří pánve se tak z velké části zacelila. Existencí zmíněné struktury objasňoval Cadogan i větší mocnost měsíční kůry na odvrácené straně. Tak velký impakt by totiž přemístil ohromné množství vyvrženin z místa dopadu na opačnou polokouli, ze Země nepozorovatelnou.

Velká chemická anomálie

Po důkazech impaktního původu Oceánu bouří geologové dlouho pátrali. V roce 1981 vyznačil britský astronom Ewen Whitaker systém prstencových valů a odhadl průměr pánve až na 3 200 km! Charles J. Byrne zas v roce 1994 publikoval hypotézu, podle níž Oceanus Procellarum tvoří hned tři velké „krátery“, o průměru 310, 360 a 760 km. Jejich existenci se pak snažil doložit radiálními hřbety i nakupením hmoty v centrech zmíněných struktur.

Situaci kolem jediného lunárního oceánu dále zkomplikovaly výsledky ze sondy Lunar Prospector, která v roce 1998 zkoumala chemické složení měsíčního povrchu. Všechny tzv. KREEP bazalty (viz Neobvyklé horniny), jež se měly podle dřívějších předpokladů rozprostírat rovno­měrně po celém tělese, se podle nových měření koncentrovaly téměř výlučně do Oceánu bouří. Geochemikům tak bylo jasné, že v něm muselo dojít k něčemu zvláštnímu. A následující výzkum jejich odhad potvrdil.

Vyšší koncentrace radioaktivního thoria (zelená, žlutá až červená) se na zemském průvodci vyskytují převážně v Oceánu bouří a v pánvi Jižní pól – Aitken. (zdroj: Wikimedia Commons, NASA, CC0)

Na základě mapování distribuce hmoty pod povrchem Měsíce, které prováděla dvojice sond GRAIL alias Gravity Recovery and Interior Laboratory, vyšlo v roce 2014 najevo, že Oceanus Procellarum lemují zvláštní gravitační anomálie připomínající riftová údolí na Zemi. Navíc se ukázalo, že má tamní ztuhlá láva stejné stáří, tudíž musela celá oblast vzniknout najednou. Oceán tak netvoří pozůstatek obřího impaktu, nýbrž gigantickou desku, jež se od zbytku měsíční kůry oddělila!

Rekordní kráter

Představme si však nyní i druhého aktéra našeho měsíčního příběhu. Impaktní strukturu neobyčejných rozměrů na odvrácené straně zemského průvodce předpověděli už roku 1962 astronomové William K. Hartmann a Gerard Kuiper. Všimli si totiž, že u jižního okraje měsíčního kotouče vystupují vysoké horské hřbety. O šest let později sonda Zond 6 zjistila, že se tam skutečně nachází ohromná prohlubeň.

Potvrzení masivní impaktní struktury, jež dostala označení Jižní pól – Aitken podle svých hraničních bodů v podobě lunárního pólu a stejnojmenného kráteru, přišlo až v prosinci 1990. Tehdy kolem našeho souseda proletěla americká sonda Galileo a její snímky ukázaly na odvrácené polokouli velkou tmavou skvrnu, jejíž zabarvení způsobuje vyšší zastoupení sloučenin železa než v materiálu okolní pevniny.

Okno do minulosti

Skutečný rozsah formace pomohla odhalit výšková měření sondy Clementine v roce 1994. Na topografických mapách se objevila gigantická impaktní pánev s průměrem asi 2 500 km a hloubkou zhruba 12 km. Po marsovské Utopii s průměrem 3 300 km se tak stala dokonce druhou největší známou pánví ve Sluneční soustavě!

Jižní pól – Aitken patří mezi nejstarší zachované struktury, jež na povrchu zemského souseda známe, a svým způsobem nemá v našem solárním systému obdoby. Impaktní pánve podobného stáří a velikosti vznikaly ještě v dobách vlastního formování jednotlivých těles, takže je zastřely pozdější impakty a následné geologické procesy. Pro badatele se tudíž může jednat o jakési okno do minulosti Sluneční soustavy.

Nečekaná souvislost

A nyní konečně přichází na řadu spojitost Oceánu bouří s pánví Jižní pól – Aitken. Planetární geologové si již dávno všimli, že se v protipólech velkých impaktních pánví zpravidla nachází zvláštní terén. Vznik tak obřích útvarů totiž provázejí seismické a tepelné vlny, jež se šíří celým tělesem. Jejich účinek se pak nejvíc projeví tam, kde se dané vlny setkají, čili v protipólech impaktů.

Proto se Matt Jones z Brown University se svými kolegy zaměřil na zmíněné místo u pánve Jižní pól – Aitken. Simulace chování lunárního nitra ukázaly, že impakt provázela masivní vlna horka, která ovlivnila materiál uvnitř Měsíce. Do protipólu pánve pak přepravila množství draslíku, fosforu, vzácných i radio­aktivních prvků, což vedlo k tavení pláště a k sopečné činnosti. A kde se uvedený protipól nachází? Právě v Oceánu bouří.

TIP: Měsíc byl vulkanicky aktivní mnohem déle, než jsme si doposud mysleli

Ve prospěch popsané teorie hovoří i stáří obou struktur. Odhaduje se, že Jižní pól – Aitken vznikl před 4,3 miliardy roků, zatímco Oceanus Procellarum o několik desítek až stovek milionů let později, což odpovídá rovněž publikovaným modelům. Tím ovšem zásah popsané události do dalšího vývoje Měsíce neskončil. Tavení pláště v Oceánu bouří nejspíš způsobilo ztenčení kůry na přivrácené straně, a tudíž i snazší průnik láv v pozdějších fázích sopečné činnosti, která vytvořila známá měsíční moře. Impakt Jižní pól – Aitken tak může představovat hlavní příčinu odlišnosti obou polokoulí našeho souseda.