Největší měsíce ve Sluneční soustavě: Malé, velké, horké i ledové

Počet známých měsíců stoupá: Astronomové objevují neustále nové průvodce planet. Zatímco společníka Země zná lidstvo od pradávna, o první objev přirozených satelitů u jiných planet se zasloužil Galileo Galilei, když roku 1610 nalezl čtyři největší souputníky Jupitera. Jeden z nich, Ganymed, je dokonce větší než Merkur. V současné době se však daří identifikovat i měsíce měřící pouhých několik kilometrů.

Díky kosmickým sondám, které zblízka studovaly obří planety, jsme o některých přirozených satelitech získali detailní informace. Jsou zajímavé i z hlediska možné přítomnosti třeba jen primitivního života. Jde především o Ganymed a Europu kroužící kolem Jupitera či o Saturnovy průvodce Titan a Enceladus.

Děs a Hrůza u rudé planety

Kolem Marsu krouží dvojice velmi malých měsíců nesoucích jména Phobos a Deimos – neboli „děs“ a „hrůza“ – přičemž se s největší pravděpodobností jedná o zachycené planetky z hlavního pásu mezi rudou planetou a Jupiterem. Větší Phobos o rozměrech 27 × 22 × 18 kilometrů se stal účastníkem mnoha kosmických srážek, což dokazují četné krátery na jeho povrchu. Při jedné kolizi vznikl též kráter Stickney, o průměru 9,5 kilometru. Náraz byl přitom tak silný, že málem skončil rozpadem měsíce.

Phobos krouží kolem mateřské planety ve vzdálenosti pouhých šesti tisíc kilometrů, tedy blíž než kterýkoliv jiný satelit ve Sluneční soustavě. Za jeden den zvládne téměř tři oběhy a vzhledem k tzv. vázané rotaci obrací k Marsu vždy tutéž polokouli. V důsledku působení slapových sil se však pohybuje po stále nižší dráze – po spirále smrti. Astronomové odhadují, že se zhruba za 30 milionů let dostane k planetě tak blízko, že spadne na její povrch a vytvoří obří kráter. Druhá možnost zní, že jej gravitace Marsu roztrhá na drobné úlomky, které pak zformují pozorovatelný prstenec.

Svět vulkánů

Na rozdíl od terestrických planet představují plynní obři skutečná království měsíců: Kolem Jupitera jich krouží 92, a okolo Saturnu dokonce 145. Jupiterovy čtyři největší souputníky – Io, Europu, Ganymed a Kallisto – označujeme jako galileovské, neboť je poprvé pozoroval Galileo Galilei v 17. století. Každý z nich přitom skrývá zcela odlišný, podivuhodný svět.

Io, coby nejvnitřnější ze zmiňované čtveřice, představuje geologicky nejaktivnější těleso Sluneční soustavy: Vědci na něm zaznamenali přes 400 sopek. Svou planetu neobíhá po přesně kruhové trajektorii, nýbrž po mírně výstředné elipse. Takový pohyb přitom znamená, že je-li souputník k plynnému obrovi blíž, krouží rychleji, a nachází-li se od něj dál, zpomalí. 

Zatímco na své dráze se Io pohybuje nerovnoměrně, rotuje naprosto pravidelně – což by nebylo nijak zvláštní nebýt faktu, že Jupiter představuje skutečně obří těleso, 318krát hmotnější než Země. Nastává tak zcela odlišná situace než v případě systému naší planety a jejího souputníka, jejichž hmotnostní poměr činí jen 81 : 1. Dlouhodobým působením slapových sil Jupitera se v delší ose měsíce vytvořila několikakilometrová výduť, jež by měla mířit neustále ke středu plynného obra, jenže se tak neděje. Výsledkem pohybu průvodce je proměnné gravitační působení planety a periodické natáčení výdutě vzhledem k Jupiteru. Jeho síly tudíž měsíc mačkají a natahují, čímž se nitro tělesa zahřívá.

V blízkosti pekla

První důkaz o sopečné činnosti Io přinesly snímky americké sondy Voyager 1, která kolem něj prolétla v roce 1979. Následný průzkum ukázal stovky vulkanických center, rozsáhlé proudy lávy a hory vyšší než Everest. Nejzajímavější kategorii tvoří deprese s příkrými svahy, označované jako patera. Dosahují průměru desítek až stovek kilometrů a největší z nich, Tvashtar Paterae, měří přes 300 kilometrů. Vědci na měsíci identifikovali zhruba 150 zmíněných formací, z čehož dvě třetiny jsou v současnosti aktivní. Tvarem velmi připomínají pozemské kaldery čili kotlovité prohlubně vznikající při kolapsu nebo naopak odstřelení vrcholové části sopky. 

Výzkumu bizarního světa se věnovala rovněž sonda Galileo, která mezi roky 1995 a 2002 uskutečnila 11 průletů, a mohla tudíž sledovat postupné změny vyvolané sopečnou činností. Její míra přitom překonala i nejsilnější vulkanickou aktivitu, jaká se dnes odehrává na Zemi. Io nám tak umožňuje poznat sopečné procesy, které probíhaly na modré či rudé planetě v počátcích jejich vývoje. Barevná pestrost povrchu měsíce je dána mimo jiné přítomností síry, jež má různou barvu v závislosti na teplotě, ale také dalších prvků – zejména silikátů.

Nabitý satelit

Io obíhá hluboko v Jupiterově radiačním pásu, kde se zachytávají částice slunečního větru a hodnoty radiace patří k nejvyšším v celé naší soustavě. Nabité částice pak velkou rychlostí dopadají na měsíc a vyrážejí z jeho povrchových vrstev neu­trální atomy v množství zhruba jedné tuny za sekundu!

Přenos nabitých částic, zejména z vulkanických erupcí, ovšem probíhá i od Io k plynnému obrovi. Mocná magnetosféra planety zachycuje ionty vyražené z povrchu souputníka, načež padají podél magnetických siločar k Jupiterovým pólům a vysokou rychlostí se srážejí s molekulami atmosférických plynů. Při popsaných kolizích vznikají specifické polární záře, pozorovatelné především v oboru rentgenového záření.

Nic netrvá věčně

Pouze Jupiter by na proměnu Io v rozžhavený svět nestačil. Samotné slapové působení gigantické planety by totiž excentricitu dráhy měsíce postupně snížilo k nule. Po výstředné trajektorii jej nutí obíhat jeho sousedé Ganymed a Europa. Io obkrouží plynného obra za 1,769 dne, zatímco u druhých dvou souputníků jde o 3,551, respektive 7,155 dne. Jejich oběžné periody se tedy nacházejí téměř přesně v poměru 1 : 2 : 4. Vzájemná gravitační vazba se nazývá rezonance a Io se v jejím důsledku pohybuje po poněkud výstředné dráze.

Rezonanční periody oběhu Jupiterových měsíců ovšem nemají trvalý charakter. Důkladná analýza ukázala, že se Io posouvá směrem k obří planetě, a jeho trajektorie se tak stává kruhovější. Naproti tomu Ganymed a Europa se od Jupitera vzdalují, tudíž zřejmě nezůstanou v rezonanci s Io déle než 100 milionů let. Vulkanická aktivita měsíčku tedy znamená pouhou epizodu v jeho dlouhé historii.

Voda = život?

Velká pozornost se upírá k Jupiterovu měsíci Europa. V prosinci 1997 se k němu sonda Galileo přiblížila na vzdálenost necelých 200 kilometrů a na pořízených snímcích lze rozlišit detaily o velikosti devíti metrů. Povrch tělesa pokrývají rozlámané ledové kry, které možná spočívají na tekuté vodě o hloubce až 100 kilometrů. Znamenalo by to, že se jí na měsíci vyskytuje třikrát víc než na Zemi. Vzhledem ke slapovému působení Jupitera mohou na Europě existovat podmořské „sopky“, které vodní oceán zahřívají. Co se týká živých forem, na naší planetě žijí v okolí podmořských vulkanických sopouchů kolonie organismů, a o podobné možnosti se tudíž uvažuje i v případě zmíněného satelitu.

Největší měsíc Jupitera i v celé Sluneční soustavě představuje Ganymed. Podařilo se u něj detekovat silné magnetické pole, což svědčí o přítomnosti skalnatého či kovového jádra o poloměru až 1 300 kilometrů. Nad ním spočívá horninový plášť a ledová slupka ukrývající kapalný oceán. Jde o jediný přirozený satelit s vlastní magnetosférou.

Nejvzdálenějším ze čtyř velkých průvodců Jupitera je potom Kallisto, jež čelí slapovému ohřevu nejméně. Velmi starý povrch pokrývá spousta značně erodovaných kráterů, nepovedlo se tam ovšem nalézt žádné známky přítomnosti vulkanismu. Data ze sondy Galileo napovídají, že by se pod povrchovou ledovou vrstvou mohl rozkládat slaný oceán.

Početná rodinka

Kromě velkých souputníků Io, Europy, Ganymedu a Kallisto je soustava přirozených satelitů Jupitera velmi početná. V současné době máme potvrzeno 92 těles, z nichž nejblíž krouží nepravidelný měsíc Metis o velikosti 60 × 40 × 34 kilometrů: Ve vzdálenosti 128 tisíc kilometrů vykoná jeden oběh za sedm hodin a pět minut.

Nejvzdálenější průvodce planety byl objeven v roce 2003 a obdržel předběžné označení S/2003 J2. Jedná se o dvoukilometrový kus skály ve vzdálenosti 28,3 milionu kilometrů, jeden oběh absolvuje za 979 dnů a kolem planety krouží proti směru její rotace. Opačným směrem obíhá přes 60 Jupiterových měsíců a zřejmě jde o zachycená tělesa. Kosmické sondy, které okolo plynného obra prolétaly nebo jej studovaly z oběžné dráhy, vyfotografovaly jen deset měsíců. Důvod je však zřejmý: Většina z nich dosahuje rozměrů pouhých desítek, nebo spíš jednotek kilometrů.

Jezera a moře na Titanu

Největší Saturnův měsíc Titan má silikátové jádro a kůru tvořenou vodním ledem, nicméně za teploty −179 °C dosahuje přítomný led stejné tvrdosti jako pozemské nerosty. Jde o jediný měsíc obklopený hustou atmosférou: Sestává z dusíku, metanu a etanu, přičemž její tlak o 60 % přesahuje zmíněnou hodnotu na Zemi. Plynný metan přechází do kapalné fáze za teploty nižší než −170 °C, na povrchu měsíce se pak vypařuje a formuje oblačnost, z níž vypadávají srážky v podobě metanového deště. Po dopadu na povrch stéká kapalný metan po svažujícím se terénu do říčních koryt, která jej přivádějí do níže položených míst. Tam vznikají jezera i moře a okolní povrch eroduje. Na Titanu se tedy odehrává obdoba pozemského koloběhu vody v přírodě, ovšem s metanem.

Radarové snímky povrchu měsíce odhalily řeku o délce přesahující 400 kilometrů. Vědci usoudili, že koryto zaplňuje kapalina, protože na radarovém snímku s vysokým rozlišením se tok jeví tmavý – podobně jako na Zemi. Objevená řeka ústí do velkého jezera Ligeia Mare o rozměrech 420 × 350 kilometrů, které se nachází na severní polokouli.

Průlet gejzíry

Zajímavý je rovněž Saturnův měsíc Enceladus o průměru 504 kilometrů. Sonda Cassini u něj totiž objevila obrovské gejzíry vodní páry, jež tryskají z popraskané ledové kůry zejména v oblasti jižního pólu, pojmenované „tygří pruhy“ podle vzhledu prasklin. Malé oblasti koncentrované v daném regionu jsou teplejší než jiná místa povrchu.

Cassini prolétla skrz gejzíry vodní páry a ledových krystalků a zkoumala drahocenné vzorky materiálu. Kromě vodní páry se ve výtryscích podařilo detekovat metan, oxid uhelnatý, uhličitý a jednoduché i složitější organické látky. Malý ledový souputník tak obsahuje vše, co život potřebuje: vodu, dusík, energii a organické látky.

Kryovulkanismus na Tritonu

Průlet kosmické sondy Voyager 2 kolem Neptunu byl naplánován tak, aby vyfotografovala velkou část povrchu okolo jižního pólu Tritonu, kde se podařilo objevit rozsáhlou polární čepičku. Působením slapových sil se nitro měsíce zahřívá, což vede k uvolňování dusíku z podpovrchových vrstev. Ten následně tryská ven v podobě fontán a gejzírů, v chladném prostředí zamrzá a jako „sněhové vločky“ padá na povrch. Na osvětleném povrchu Tritonu byla naměřena průměrná teplota −235 °C.

Vědci na měsíci rovněž objevili rozsáhlá „lávová“ jezera, z nichž jedno má průměr 175 kilometrů. Zřejmě je zaplňuje zmrzlá voda, nebo směs vody a čpavku, jež se dostala na povrch v důsledku slapového ohřevu. Sledujeme tam projevy tzv. kryovulkanismu. Druhý největší měsíc Neptunu představuje Nereida. Obíhá svou planetu po velmi protáhlé dráze, ve vzdálenosti 1–10 milionů kilometrů.

Nebezpečné srážky

Coby nejčastější útvary můžeme na povrchu měsíců pozorovat krátery, od miniaturních až po velká kruhová pohoří. Najdeme je jak na rozměrných, tak na malých průvodcích. Na některých se povedlo identifikovat natolik obří krátery, že nechybělo mnoho, a měsíce by při srážce zanikly. Jedná se například o Saturnův satelit Tethys s kráterem o průměru 400 kilometrů nebo Mimas s útvarem měřícím 130 kilometrů, což odpovídá asi třetině rozměru měsíce. Tethys a Mimas sdílejí ještě jednu zvláštnost: Jejich povrch se nezahřívá rovnoměrně – při pohledu na teplotní mapu zjistíme, že je v některých částech o 15 °C teplejší.

Ve Sluneční soustavě existují i velmi neobvyklé měsíce. Například Iapetus, se zajímavým pohořím táhnoucím se podél rovníku, připomíná při pohledu z dálky poněkud přerostlý vlašský ořech. Navíc jde o souputníka dvou „tváří“: Jedna polokoule je bílá jako čerstvý sníh, zatímco druhá je tmavší než černé uhlí. I na jeho povrchu pak najdeme velký kráter, o průměru 580 kilometrů.

Miranda provázející Uran pak zřejmě v nitru obsahuje malé množství silikátových hornin a organických látek. V době, kdy obíhala po eliptičtější dráze než dnes, ovlivňoval její geologickou aktivitu slapový ohřev. Díky tomu její povrch vypadá, jako by se rozbil při srážce s jiným tělesem a znovu se spojil dohromady.

Hlídači prstenců

Především u Saturnu se projevuje vliv tzv. pastýřských měsíců, jež obíhají uvnitř jednotlivých prstenců a při jejich okrajích. Gravitační vliv zmíněných souputníků zodpovídá za vytváření ostrých okrajů prstenců – zahánějí uniklé částečky hmoty zpět jako pastýři ovce do stáda. Zároveň způsobují dělení ozdoby v podobě mezer a vytvářejí v její struktuře vlny. Měsíce mají vázanou rotaci, tzn. že k planetě přivracejí stále stejnou stranu, podobně jako Měsíc k Zemi. Do uvedené rodiny patří například Pan, Atlas, Prometheus, Pandora, Epimetheus, Janus a některé malé, dosud nepojmenované satelity. Pastýřské měsíce najdeme také u Jupitera či Uranu.

Jiné měsíce mohou ovlivňovat pravidelný vzhled prstenců planet. Například malý Saturnův souputník Prometheus o velikosti 86 kilometrů narušuje při oběhu planety svým působením strukturu tenkého prstence F. Gravitace měsíce v něm vytváří periodicky úzké pruhy, přičemž je „ruční práce“ Promethea viditelná v podobě tmavých radiálních pásů, které ozdobu rozdělují.