Vloni v říjnu se pozornost astronomů zaměřila na kráter Cabeus poblíž měsíčního jižního pólu. Odborníci z americké kosmické agentury NASA se tu chystali k unikátnímu experimentu.
Sonda LCROSS neboli Družice pro sledování a snímání měsíčního kráteru nejprve nasměrovala poslední stupeň své nosné rakety Centaur přímo proti měsíčnímu povrchu. Při srážce se vymrštily tuny materiálu, jejichž složení sonda zjišťovala svými přístroji. Údaje poslala na Zemi.
O čtyři minuty později sama narazila do kráteru o kus dál a vymrštila další materiál. Tuto kolizi zaznamenala družice LRO (Měsíční průzkumná družice) z oběžné dráhy Měsíce. Data z obou událostí vědci pečlivě analyzovali a minulý týden je zveřejnili v šesti studiích v časopise Science.
Při nárazu raketového stupně Centaur se uvolnilo čtyři až šest tun hornin, které byly po miliardy let ukryty v zastíněné části kráteru. Jejich výzkum tedy může přinést také nové informace o dávné historii sluneční soustavy.
Díky nárazu se tento materiál dostal na sluneční světlo, protože vymrštěný oblak vystoupal až 16 kilometrů nad okraj kráteru Cabeus. To vědcům umožnilo provést pomocí přístrojů na družicích spektrální analýzy jeho složení.
Kráter Cabeus si vědci pro experiment vybrali proto, že patří mezi nejchladnější místa na Měsíci. Teplota na jeho dně se pohybuje kolem -230 stupňů Celsia. Při kolizi se teplota v dané oblasti zvýšila v průměru na 670 stupňů, ale v samotném místě srážky mohla podle odhadů přesáhnout 1500 stupňů Celsia. Nárazem vznikl kráter o průměru 25 až 30 metrů, hluboký přibližně 15 metrů.
Zásobárna pro astronauty Záblesk ze srážky stupně rakety s povrchem se objevil zhruba o třetinu sekundy později, než vědci očekávali podle předchozích výpočtů. Usuzují z toho, že se na dně kráteru nenachází pevný skalnatý povrch, ale spíš porézní regolit, tedy směs prachu a drobných úlomků hornin. „To vcelku souhlasí s místní topografií, protože to bylo na místě, které by se dalo přirovnat k suťovému poli,“ říká Antonín Vítek, odborník na kosmonautiku z Akademie věd ČR.
Vymrštěný materiál obsahoval přibližně 155 kilogramů vodního ledu a páry. Nabízí se otázka, zda nalezená voda, nebo alespoň její část, nemůže pocházet ze samotného „projektilu“ - stupně rakety, který se do Měsíce zabořil. Jako palivo totiž používá kyslík a vodík. Kromě toho se voda mohla před startem kondenzovat na jejím povrchu. S tím ale v NASA počítali a před akcí nechali družici LCROSS s posledním stupněm rakety několik měsíců létat vesmírem, aby se pořádně vysušila slunečním zářením. Z analýz vyplývá, že se voda na měsíčním povrchu nachází ve formě ledu rozptýleného v horninách - bílé ledovce bychom tam tedy hledali marně. Voda tvoří zhruba pět procent hornin, což na první pohled nevypadá jako vysoké číslo, ale i tento údaj odborníky příjemně překvapil. „To je strašně moc, když si uvědomíme, že se před důkladným zkoumáním Měsíce předpokládalo, že je úplně suchý,“ komentuje výsledek Antonín Vítek.
Kráter Cabeus se tedy stává nadějným kandidátem pro stavbu základny - zatímco v jeho věčně zastíněném dnu je zásoba vody, jeho okraje naopak neustále osvětlují sluneční paprsky, takže jsou vhodné pro umístění solárních panelů. Dá se ovšem předpokládat, že u dalších kráterů v polárních oblastech bude situace podobná.
Astronauti, kteří by chtěli místní zdroje vody využít, by ovšem pro získání 150 litrů vody potřebovali nejméně čtyři tuny horniny. To sice vypadá jako velké číslo a výroba vody tímto způsobem bude finančně náročná, pořád ale může vyjít levněji než dovážet vodu ze Země.
Dědictví komet a asteroidů Voda ovšem nebyla zdaleka jediným objevem. Přibližně dvacet procent vymrštěného materiálu tvořily jiné těkavé látky, například amoniak, metan nebo sirné sloučeniny. „Jejich přítomnost pro mě byla největším překvapením. Nález těkavých látek podporuje jednu ze dvou teorií, jak se voda na povrch Měsíce dostala,“ říká Antonín Vítek. Napovídá, že voda pochází z komet a asteroidů, které se kdysi s naším vesmírným sousedem srazily. Druhá teorie uvažuje o vzniku vody na lunárním povrchu redukcí kyslíkatých minerálů působením vodíkových protonů slunečního větru. „Není vyloučeno, že se na přítomnosti vody podílí také. Zdá se ale, že komety jsou významnějším zdrojem vody na Měsíci,“ podotýká Antonín Vítek.
Když se tato tělesa srazila s Měsícem, materiál z nich se vypařil, jednotlivé molekuly ale zůstaly v jeho gravitačním vlivu. Postupně klesaly zpátky na povrch a když dopadly do zastíněných částí kráteru, přimrzly k nim. „Je to podobné, jako když dáte do lednice teplou vlhkou potravinu. Voda se z ní vypařuje a přimrzne na nejchladnější části stěn,“ vysvětluje Antonín Vítek.
Poněkud záhadný je ovšem podle jeho slov nález velkého množství sirovodíku - ve vymrštěném materiálu tato látka tvořila skoro 17 procent obsahu vody. „Je to víc, než kolik by odpovídalo našim znalostem o složení komet,“ říká český odborník. Síra je na Měsíci přítomná v podobě sulfidových sloučenin. Aby z nich ale vznikl sirovodík, musí síra reagovat s vodíkem -možná tu hrají roli vodíková jádra slunečního větru, kterým je lunární povrch bombardován.
Dále přístroje zaznamenaly bohatý výskyt dalších prvků včetně sodíku, vápníku, hořčíku, stříbra nebo rtuti. „Stříbro jsme našli ve větší koncentraci, než obsahovaly vzorky hornin, které přivezli na Zemi astronauti v rámci programu Apollo. Nicméně to neznamená, že by ho bylo dost k tomu, abychom ho mohli začít těžit,“ uvedl v tiskové zprávě geolog Peter Schultz z Brownovy univerzity, který je hlavním autorem jedné ze zveřejněných studií. Stříbro i ostatní prvky se do chladných oblastí nejspíš dostaly stejným mechanismem jako těkavé látky, tedy sublimačním procesem. „Měsíc je skutečnou pokladnicí prvků, které byly rozesety po celém měsíčním povrchu a usadily se v permanentně zastíněných polárních oblastech,“ dodává Schultz.
Překvapením bylo také poměrně velké množství rtuti - vymrštěný materiál jí obsahoval 140 kilogramů. „Rtuť je jedovatá, což může zkomplikovat plány na osidlování Měsíce,“ uvedl člen výzkumného týmu Kurt Retherford. „Pro poživatelnost by to sice byla komplikace, ale dalo by se to asi řešit podobně, jako se z minerálky Ida odstraňoval arzen,“ neztrácí optimismus Antonín Vítek.
***
MĚSÍC POD PALBOU
Před rokem narazila americká sonda LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) do kráteru Cabeus poblíž jižního pólu Měsíce. Nejprve sonda do kráteru nasměrovala poslední stupeň nosné rakety Centaur a přístroji na palubě analyzovala složení vymrštěného materiálu. O čtyři minuty později nabourala do kráteru i samotná sonda, srážku tentokrát sledovala družice LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter).
Teplotní mapy jižní polární oblasti ve dne (A) a v noci (B)
družice LCROSS 1 přístroje 2 solární panel 3 pohon
stupeň rakety Centaur
Přímý přenos nárazu přenášela NASA na svých internetových stránkách pomocí palubní kamery sondy LCROSS
Na původním snímku z doprovodné sondy nebyl záblesk při dopadu modulu Centaur ani očekávaný výtrysk prachového oblaku vůbec vidět
Kráter Cabeus patří mezi nejchladnější místa na Měsíci, na jeho dno nikdy nedopadá sluneční záření. Teplota se pohybuje kolem -230 stupňů Celsia, nárazem ale stoupla na 670 stupňů Celsia. Místy mohla přesáhnout 1500 stupňů Celsia.
Mise LCROSS start: 18. června 2009 hmotnost při startu: 891 kg vědecké přístroje: 9 rozměry: výška 2 m, průměr 2,6 m cena projektu: 79 milionů dolarů náraz do kráteru Cabeus: 9. 10. 2009
Vymrštěný materiál o hmotnosti čtyř až šesti tun obsahoval 155 kg vody a řadu těkavých látek, vědce překvapil vysoký obsah sirovodíku a rtuti
Po odfiltrování šumu, zesvětlení a zvětšení byly stopy nárazu patrné
