Měsíc, jádro a plášť našeho Měsíce a geologie

Nitro Měsíce, jádro a měsíční plášť, zemětřesení na Měsíci a mascony

Základní poznatky o nitru Měsíce nám zprostředkovaly a měřící stanice ALSEP, které na měsíčním povrchu umístily posádky expedic Apollo. Do té doby se mohli astronomové pouze dohadovat, jak měsíční jádro vůbec vypadá. Systémy ALSEPu mohly provádět jak pasivní, tak i aktivní (Apollo 14) seismické experimenty.

Tyto experimenty odhalily do té doby zcela nečekané vlastnosti podpovrchových vrstev měsíční kůry. V současnosti, ačkoliv měřící aparatury by pravděpodobně byly i dnes schopny získávat informace, žádný ze systémů ALSEP nepracuje, neboť 1. října 1977 byly z úsporných důvodů vypojeny.

Na základě měření těchto seismometrů jsme se dozvěděli, že svrchní část měsíčního pláště z rozdrobených hornin - regolit - sahá do hloubky asi 4 kilometrů. Jde o zcela rozdrcený a nesoudržný materiál, který byl i několikrát promíchán.

V hloubkách 20 až 25 km a 60 až 70 km dochází k podstatným změnám v šíření seismických vln, což signalizuje i změnu vlastností materiálu měsíční kůry. Od hloubky asi 70 kilometrů do asi 1 000 kilometrů se vlastnosti materiálu prakticky nemění.

Čtěte také: Povrch Měsíce a jeho morfologie

Teprve v hloubce okolo 1 000 kilometrů dochází k velmi podstatné změně vlastností měsíčního pláště - přestávají se zde šířit jakékoliv seismické vzruchy, což nasvědčuje tomu, že se měsíční kůra přestává chovat jako pevná látka a začíná se chovat jako látka plastická.

Toto zjištění bylo ve své době velice překvapující, neboť do té doby se nesoudilo, že by mohlo být měsíční jádro kapalné. Teplota měsíčního nitra tak musí dosahovat teploty okolo 1 500 °C a tlak asi 4 700 MPa. Jen pro srovnání si uveďme, že tohoto tlaku je v zemské kůře dosaženo v hloubce okolo 150 kilometrů.

Dnes se na základě nových studií dat ze seismometrů výprav Apollo (R. Weberová) usuzuje, že vnitřní jádro Měsíce má průměr 480 km a je tuhé a složeno téměř výhradně ze železa (Fe). Vnější jádro o tloušťce asi jen 90 km (tvoří však 60 % objemu jádra Měsíce) je narozdíl od jádra vnitřního kapalné.

Nad vnějším jádrem se nachází plastická, částečně natavená přechodová vrstva o tloušťce asi 150 km a teplotě okolo 1 650 K. Tato zjištění ukazují na to, že při vzniku našeho Měsíce muselo docházet k tepelné diferenciaci hornin podle hustoty.

V době největšího roztavení měsíčního nitra před asi 2,5 až 3 miliardami let dosahovala pevná kůra tloušťky asi 15 až 45 kilometrů. Hlavními zdroji tepla byly pravděpodobně následující radioaktivní prvky, seřazené v tabulce:

Tab. č. 1: Radioaktivní prvky v měsíční kůře

Podívejme se blíže na oblast v hloubce okolo 800 kilometrů pod měsíčním povrchem, kde vzniká většina měsíčních zemětřesení, narozdíl od Země, kde zemětřesení vznikají nejčastěji v hloubce řádově desítek kilometrů. Ovšem jejich mechanismus je u obou těchto těles rozdílný. Na Zemi vznikají jako důsledek pohybu litosférických desek, kdežto na Měsíci vznikají v důsledku slapových sil, o čemž svědčí jejich periodický charakter.

V důsledku velkých hloubek ohnisek měsícetřesení, nedosahují na povrchu otřesy větší intenzity než 1. a nebo 2. stupně Richterovy stupnice. Toto nemá na svědomí pouze již uváděná velká hloubka ohnisek, ale i malá energie, která se při těchto měsícetřeseních uvolní, roční úhrn uvolněné energie nepřesahuje 10⁸ J (což představuje energii uvolněnou při výbuchu pouze 200 t TNT) v porovnání se Zemí, kde se ročně při zemětřeseních uvolní 10¹⁷ J energie. V porovnání se Zemí je tedy Měsíc seismicky prakticky mrtvé těleso.

A měsíční zemětřesení mají ještě jednu zvláštnost. Nejenže vznikají ve velkých hloubkách, ale také doba jejich doznívání - několik hodin - je mnohanásobně delší než doba doznívání na Zemi (asi 5 minut).

Tab. č. 2: Selenografické souřadnice ohnisek periodických měsícetřesení

Měsíční mascony

S podpovrchovými vrstvami souvisí i tzv. mascony, o kterých jsme se zmiňovali již dříve. Jde o koncentrace hmoty (mass concentration) v podpovrchových vrstvách Měsíce. Za objevem masconů stojí P. Muller a W. Sjogren, kteří analyzovali odchylky drah automatických sond obíhajících Měsíc.

Mascony tvoří těla obřích meteoritů, které se zaryly do měsíčního tělesa po jeho utuhnutí a vychladnutí a dnes způsobují znatelné gravitační anomálie. V tomto případě se jedná o tzv. exogenní mascony. Endogenní mascony jsou způsobeny průnikem magmatu o vysoké koncentraci do podpovrchových vrstev.

Tyto mascony byly objeveny umělými družicemi Měsíce v 60. letech, neboť se projevují poruchami v gravitačním poli Měsíce, které nebylo dříve možno registrovat. Polohy masconů na Měsíci udává následující tabulka. Ty největší mascony nalezneme na přivrácené straně měsíce v Mare Imbrium, Mare Serenitatis, Mare Crisium, Mare Nectaris či Mare Humorum aj.

Tab. č. 3: Selenografické souřadnice středů oblastí s mascony

Další související články: