Skúmaný materiál ich prekvapil, pretože nezodpovedá charakteristikám typickým pre miesto odberu.
Pohľad na tmavé mesačné moria. Snímku zhotovil astronaut Európskej vesmírnej agentúry Alexander Gerst v roku 2018 počas misie Horizons. Zdroj: ESA
Vo vedeckom časopise National Science Review, ktorý vydáva Oxford University Press pod záštitou Čínskej akadémie vied v Pekingu, vyšiel 16. septembra 2024 článok s názvom Povaha vzoriek z odvrátenej strany Mesiaca dovezených misiou Čchang-e 6.
Ide o prvé predbežné výsledky analýzy lunárneho materiálu významnej vedeckej hodnoty. Vedci v Číne sa koncom júna stali historicky prvými ľuďmi, ktorí mali k nemu prístup a mohli ho skúmať v laboratórnych podmienkach.
Po necelých troch mesiacoch od návratu vzoriek na Zem uverejnili zaujímavé zistenia. Jedným z nich je, že vzorky z odvrátenej strany sa výrazne líšia od materiálu dovezeného skoršími misiami. Okrem toho, že majú oveľa poréznejšiu štruktúru, ich hustota sa v ich pôvodnom prostredí, čiže na Mesiaci, blíži k hustote vody.
Veľké očakávania
Na výsledky rozboru s napätím čakajú odborníci po celom svete. Jedným z dôvodov je, že vzorky majú ambíciu stať sa ďalším významným dielikom do lunárnej skladačky.
„Analýzy a výskum vzoriek misie Čchang-e 6 by nám mohli pomôcť komplexnejšie pochopiť Mesiac. Vyplnili by sme mnohé medzery v našich vedomostiach a vyriešili významné vedecké otázky,“ uviedol koncom júna pri príležitosti otvorenia tubusu so vzorkami Lin Jang-tching, vedec z Ústavu geológie a geofyziky Čínskej akadémie vied.
Jednou z kľúčových otázok je napríklad aj príčina výrazného rozdielu medzi privrátenou a odvrátenou stranou Mesiaca. Ďalej napríklad i to, či spolu súvisia impakty a lunárny vulkanizmus.
Pohľad na povrch Mesiaca. Uprostred kráter Clavius. Zdroj: NASA
Ostro sledované vzorky
Koncom júna 2024 pristál v trávnatej stepi v čínskej autonómnej oblasti Vnútorné Mongolsko návratový modul lunárnej sondy Čchang-e 6. Pastvina známa pod názvom Amugulang v provincii Siziwang slúži na riadené dopady vesmírnej techniky v rámci čínskeho kozmického programu.
Trasu návratového modulu, ktorý po vyše 50-dňovej misii prenikol nad africkým kontinentom do zemskej atmosféry, sledovalo aj viacero pozemných staníc Európskej vesmírnej agentúry (ESA). Niet sa čomu čudovať, na palube bola umiestnená kapsula so vzorkami, aké ľudstvo historicky po prvýkrát dopravilo na planétu Zem.
O niekoľko minút po pristátí sa už okolo zariadenia v tvare veľkej pralinky pohybovali pozemné tímy s prepravným žeriavom. Ich úlohou bolo bezpečne a bez poškodenia doviezť modul do Pekingu, kde o deň neskôr počas slávnostnej ceremónie otvorili zbernú nádobu.
Oblasť Južný pól-Aitken je najväčšia dopadová štruktúra v slnečnej sústave. Čínska sonda Čchang-e 6 pristála v blízkosti kráteru Apollo 1. júna 2024. Zdroj: NASA
Historické prvenstvo
Krajina draka vyslala po prvýkrát sondu na odvrátenú stranu Mesiaca pred piatimi rokmi. Išlo o demonštračnú misiu, ktorá ale preukázala, že Čína má technické a technologické schopnosti dostať na toto miesto svoje zariadenie. Sonda Čchang-e 4 pristála v januári 2019 neďaleko kráteru Von Kármán v impaktnej panve Južný pól-Aitken.
Tohtoročná misia sondy Čchang-e 6 dosiahla ďalší míľnik v lunárnom bádaní. Stala sa prvou krajinou, ktorá dopravila na Zem materiál z tajomnej opačnej strany Mesiaca.
Predchádzajúcich desať návratových misií (šesť misií programu Apollo, tri misie sondy Luna a jedna misia sondy Čchang-e) odobralo a doviezlo lunárny materiál z privrátenej strany Mesiaca. Navyše pochádzal zo špecifických oblastí, ktoré sa rozprestierajú v blízkosti mesačného rovníka.
Aktuálna misia má preto v rámci snáh o lunárnych prieskum významnú pozíciu. „Nové vzorky nevyhnutne povedú k novým objavom,“ uviedol počas slávnostnej ceremónie Jang Wej, odborný pracovník z Ústavu geológie a geofyziky Čínskej akadémie vied.
Takmer s hustotou vody
Kľúčové a v niektorých ohľadoch aj očakávané poznatky zhrnuli vedci hneď v úvode článku a stačila im na to jedna veta. Uviedli, že materiál vykazuje v porovnaní so všetkými doterajšími vzorkami odlišné charakteristiky.
Vývoj najnovších poznatkov o lunárnom materiáli z opačnej strany Mesiaca so záujmom sleduje i český astronóm, fotograf a popularizátor astronómie Pavel Gabzdyl. Výsledky prvej analýzy označil za akúsi inventúru dovezeného materiálu.
„Ukázalo sa, že vzorky z odvrátenej strany Mesiaca majú nízku hustotu a sú pórovitejšie ako vzorky, ktoré máme z privrátenej strany. V pôvodnom stave sa ich hustota dokonca blížila k hustote vody,“ vysvetlil Gabzdyl pre portál VEDA NA DOSAH. „To zrejme súvisí so silným premiešaním povrchovej vrstvy, spôsobeným neustálymi dopadmi meteoritov,“ dodal.
Čínski vedci sa pri skúmaní vzoriek zamerali na ich fyzikálne, mineralogické, petrografické a geochemické vlastnosti.
Veľmi jemný prach
V odberovom puzdre sondy Čchang-e 6 sa po dôkladnom odvážení nachádzalo presne 1935,3 gramu mesačnej horniny. V súčasnosti podrobili analýze materiál, ktorý odobral pristávací modul z povrchu Mesiaca pomocou robotického ramena s lopatkou.
Sonda však mala integrovaný aj vrták, ktorým plánovala preniknúť pod mesačný povrch a odobrať vzorky z hĺbky až troch metrov.
„O vzorkách z vrtu sa v správe nepíše. Materiál odobraný z povrchu pomocou lopatky ale predstavuje väčšinu skúmaného materiálu – 1,6 kilogramu z celkových 1,9 kilogramu–,“ vysvetlil astronóm a doplnil, „prevažná väčšina odobraného materiálu je teda len prach. A to veľmi jemný prach.“
Skúmaná vzorka obsahovala podľa štúdie jemnozrnnú pôdu i kamenné fragmenty, ale iba málo z nich bolo väčších ako 1 milimeter. Až 95 percent častíc skúmanej vzorky dosahuje veľkosť v rozsahu od 1,11 do 10,77 mikrometra. Na lepšiu predstavivosť uvádzame, že veľkosť ľudskej červenej krvinky je približne 7 mikrometrov.
Prenos lunárnych vzoriek do laboratórií Čínskej akadémie vied v Pekingu, 28. júna 2024. Zdroj: CNSA
Rekordér slnečnej sústavy
Sonda Čchang-e 6 pristála v zaujímavej oblasti. Dosadla v rozsiahlej impaktnej panve Južný pól-Aitken. Svoje pomenovanie získala podľa dvoch útvarov, ktoré ju ohraničujú: kráter Aitken na severe a južný lunárny pól.
Vďaka rozmerom drží nevšedné prvenstvo. Útvar s priemerom okolo 2500 kilometrov a hĺbkou približne 12 kilometrov je najväčšou potvrdenou impaktnou panvou v slnečnej sústave. Podľa českého astronóma predstavuje okno do najhlbších častí Mesiaca.
Obrovská planina, ktorá zaberá značnú časť odvrátenej strany, je stopou po búrlivej minulosti nášho vesmírneho suseda a jej vek sa odhaduje na štyri miliardy rokov. Masívny dopad podľa odborníkov spôsobil, že sa na povrch dostali aj horniny z podpovrchových štruktúr: z mesačnej kôry a tiež z hlbšie uloženého mesačného plášťa, čo je ešte zaujímavejšie.
Vzorky z kráteru
Vedci vybrali na odber vzoriek špecifické miesto. Kráter Apollo je najhlbšou a najväčšou dopadovou štruktúrou v impaktnej panve Južný pól-Aitken. Má priemer 490 kilometrov a predpokladá sa, že v týchto miestach je mesačná kôra najtenšia.
Lunárni geológovia dúfajú, že mohutný impakt mohol v minulosti vytrhnúť kusy plášťa a vyvrhnúť ich na povrch. Vo vzorkách preto pátrajú aj po potvrdení tejto domnienky.
Kráter Apollo tvorí čadičová planina. Topografické merania tejto oblasti naznačujú, že došlo k pretekaniu čadiča (tmavá až čierna hornina sopečného pôvodu) zo západu na východ.
Vedci podľa fotografií očakávali, že sa tento fakt odzrkadlí i v dovezených vzorkách. Svojím zložením ale pripomínajú skôr horniny svetlých mesačných pevnín ako tmavých mesačných morí.
„To je prekvapivé, pretože v kráteri Apollo by sme očakávali materiál mesačných morí. Znamená to, že vulkanická aktivita tu zrejme prebiehala iným spôsobom než na privrátenej strane Mesiaca,“ uviedol astronóm.
Pre vedcov predstavuje táto oblasť dôležitý element výskumu ranej histórie Mesiaca, ako aj pochopenie výrazných disproporcií medzi oboma lunárnymi stranami.
Tretinu privrátenej strany Mesiaca tvoria tmavé útvary – moria (lat. mare). Zdroj: NASA
Tri anomálne oblasti
Mesiac má tvar nedokonalého guľovitého sféroidu s priemerom 3 476 kilometrov. Kým tretinu privrátenej strany tvoria moria, na odvrátenej sú to len tri percentá.
Na základe diaľkového prieskumu pomocou teleskopov a sond rozlíšili geológovia na Mesiaci tri oblasti. Z geologického a chemického hľadiska sa tieto lokality výrazne odlišujú od svojho bezprostredného okolia. Každá z nich má unikátne zloženie a jedinečný vývoj. Nazývajú sa tiež terany.
Na privrátenej strane ide o Procellarum KREEP teran (PKT). Teran živcových pevnín zasahuje aj do odvrátenej strany (FHT – Feldspathic Higlands Terrane), ale Južný pól-Aitken teran leží celý na strane Mesiaca, ktorú zo Zeme nevidíme.
Akronym KREEP je označenie hornín, ktoré obsahujú draslík (K), prvky vzácnych zemín (rare-earth elements) a fosfor (P) a sú známe len z Mesiaca. Práve zastúpenie KREEP zložiek v horninách tvorí ich špecifický a nezameniteľný podpis.
Pre výskumníkov je ďalšou zásadnou informáciou, že vzorky majú nižšiu koncentráciu takzvaných KREEP komponentov.
„KREEP horniny sú kľúčové pre pochopenie dejov na Mesiaci a pomáhajú objasniť, prečo sa obe mesačné pologule od seba tak výrazne líšia,“ vysvetlil Gabzdyl.
Doterajšie lunárne misie zozbierali vzorky z PKT a FHT. Až misia Čchang-e 6 doviezla vzorky z tretej anomálnej oblasti. Vedci sa chcú ich analýzou dozvedieť aj to, či spolu môžu súvisieť dve anomálne oblasti, teda oblasť PKT a SPA.
Impakt, ktorý vytvoril planinu Južný pól-Aitken by sa podľa nich mohol podieľať na vulkanizme, ktorý vytvoril KREEP teran na privrátenej strane Mesiaca. Nachádzajú sa totiž presne oproti sebe.
Na privrátenej strane Mesiaca (vľavo) ležia dve z troch anomálnych oblastí, takzvaných teranov. Ide o Procellarum KREEP teran (vyznačené na fotografii) a teran živcových pevnín (žltá až červená farba), ktorý sa rozprestiera aj na odvrátenej strane Mesiaca. Na obrázku vpravo v kruhu je vyznačený teran Južný pól-Aitken. Zdroj: wikipedia
Objavy vďaka vzorkám
Lunárne vzorky nie sú iba prachom a chladnými kameňmi. Sú ako stopy na mieste činu, z ktorých sa vedci detailným skúmaním snažia zrekonštruovať priebeh rôznych udalostí.
Prvé vzorky lunárnej horniny dopravila na Zem v roku 1969 misia Apollo 11. Všetky ďalšie návratové misie s odobratými vzorkami napomohli napríklad formulovať teórie o vzniku Mesiaca.
Dôležitú úlohu hrá tiež pokrok vo výskumných metódach. V prvých vzorkách napríklad vedci nenašli žiadne stopy vody, preto si mysleli, že Mesiac je mŕtvym a vyprahnutým svetom.
Tím čínskych vedcov ale v auguste tohto roku oznámil prelomový objav: po prvýkrát našli v lunárnych vzorkách celé molekuly vody. Identifikovali druh minerálu s názvom ULM-1, ktorý je tvorený z viac ako 40 percent vodou.
Vo vzorkách vedci objavili i guľôčky skla sopečného pôvodu, ktorých vek odhadli na 120 miliónov rokov. „Ak sa tieto zistenia potvrdia, znamenalo by to, že Mesiac bol vulkanicky aktívny ešte v čase, keď na Zemi žili dinosaury,“ vysvetlil Gabzdyl.
Vzorky sondy Čchang-e 5 odhalili aj najmladšie lunárne vulkanické horniny. Táto informácia naznačuje, že mesačný magmatizmus je oveľa mladší a zanikol pred dvomi miliardami rokov. Dovtedy sme pracovali s údajom, ktorý hovoril o jeho postupnom zániku pred tromi miliardami rokov.
Ďalší osud vzoriek
Nové vzorky môžu podľa vyjadrení čínskych vedcov znamenať tiež nové objavy. Zatiaľ s istotou nevieme, či dôjde k revidovaniu súčasných teórií alebo k úplne novým konceptom o pôvode a vývoji Mesiaca.
V súčasnosti budú nasledovať ďalšie mineralogické a petrografické analýzy. Vedci vykonajú aj rádiometrické merania, ktorými by mali definitívne určiť vek impaktnej panvy Južný pól-Aitken.
Zaujímavú súčasť výskumu budú tvoriť tiež analýzy vzoriek odobraných pomocou vrtáka. Vedci majú k dispozícii približne 300 gramov vzácnej podpovrchovej horniny. Keďže by malo ísť o materiál z približnej hĺbky troch metrov, môžu sa tu nachádzať i horniny, ktoré nezasiahla vesmírna erózia.
V posledných rokoch badať taktiež zvýšený záujem o analýzy starších mesačných vzoriek. Pomocou nových moderných metód a s využitím precíznejších zariadení sme schopní aj z nich stále vygenerovať nové dáta.
K štúdiu vzoriek sa zároveň postupne dostávajú i vedci z iných krajín. Čína sprístupní aktuálne vzorky zahraničným pracovníkom až o niekoľko rokov. Novinkou ale je, že sa k nim podľa slov českého astronóma nedostanú vedci z USA.
Zdroj: National Science Review, CNSA, Quark
(JM)
