Země měla původně dva měsíce

Hornatá oblast na odvrácené straně Měsíce známá jako vysočina na odvrácené straně (lunar farside highlands) je podle nové studie vědců z University of Santa Cruz pozůstatkem po srážce Měsíce a menšího měsíce – Země měla původně dva. Tato hypotéza dostala název ‚Big Splat‘ (‚Velký plesk‘ nebo možná lépe velké splynutí).

Nápadné rozdíly mezi přivrácenou a odvrácenou stranou Měsíce jsou dlouholetou hádankou. Přivrácená strana je z hlediska měsíční topografie relativně nízko položená a plochá zatímco na odvrácené straně je mnoho hor, kráterů a velmi málo měsíčních moří.

Studie publikovaná v Nature 4. srpna se pokouší asymetrii Měsíce vysvětlit pomocí modelu “obřího impaktu”, který měl stát u zrodu Měsíce v jeho dnešní podobě. V dávné historii sluneční soustavy se těleso přibližně velikosti Marsu přiblížilo k Zemi a nakonec do ní narazilo. Přitom vyvrhlo na oběžnou dráhu kolem Země velké množství materiálu. Tento materiál vytvořil kolem Země prstenec. Z prstence se časem vytvořil Měsíc. Studie předpokládá, že se takto kromě Měsíce vytvořilo ještě jedno, menší těleso, také obíhající kolem Země, a dokonce po stejné dráze jako Měsíc. Toto těleso časem dopadlo na Měsíc a pokrylo jednu jeho polovinu vrstvou horniny silnou několik desítek kilometrů.

Autoři článku, prof. Asphaug a dr. Jutzi již dříve vytvořili počítačovou simulaci srážky tělesa přibližně velikosti Marsu se Zemí a toho, co po takové srážce může následovat. Ze simualce vychází, že kolem Země vznikl prstenec vyvrženého materiálu, ze kterého ovšem nevznikl akrecí pouze Měsíc, ale ještě jedno těleso, o hmotnosti zhruba 30× menší, než Měsíc.

V nové studii se zabývali vývojem soustavy tvořené dávnou Zemí, dávným Měsícem a oním třetím tělesem, jehož vznik předpověděli. Malé třetí těleso obíhalo po společné dráze s Měsícem – jeho dráha byla tedy nestabilní, silně rušená gravitací Měsíce. To nakonec vedlo ke srážce tohoto tělesa s Měsícem, ovšem velmi malou rychlostí. Rychlost srážky byla tak malá, že nevznikl klasický impaktní kráter, dokonce se ani neroztavilo mnoho horniny. Většina hmoty bývalého menšího měsíce Země se rozplácla po povrchu Měsíce, většinou na polokouli, na kterou menší měsíc dopadl, a vytvořila na ní víceméně souvislou vrtstvu horniny silnou několik desítek kilometrů. Dnes je zasažená polokoule do značné míry totožná s odvrácenou stranou Měsíce. Na zasažené polokouoli zůstaly jako pozůstatek impaktu hory, známé dnes jako vysočina na odvrácené straně Měsíce.

Asphaug a Jutzi se domnívají, že menší měsíc byl původně zachycen v gravitačně stabilním bodě jako Trojan Měsíce na oběžné dráze kolem Země. Pozdější vzdalování Měsíce od Země (výsledek přenosu momentu hybnosti z rotace Země na oběh Měsíce kolem Země) však trojanskou dráhu menšího měsíce destabilizovalo. Dopad měnšího měsíce na Měsíc mohl nastat kdekoli na Měsíci. Výsledné těleso je v důsledku charakteru srážky nesymetrické a jeho výsledná orientace vůči Zemi je dána ještě pozdějším vývojem, při kterém gravitace Země postupně zajistila vázanou rotaci Měsíce.

Model také dokáže vysvětlit variace ve složení měsíční kůry, která je na přivrácené straně relativně bohatší na draslík, prvky, které jsou na Zemi vzácné, a fosfor (tzv. KREEP – K-rare-Earth elements-P). Má se zato, že tyto prvky jako uran a thorium jsou koncentrovány v magmatickém oceánu, který zůstal jako roztavená hornina pod měsíční kůrou, a později vychladl a ztuhnul. Podle simulací srážka natlačila vrstvu bohatou na KREEP na opačnou polokouli. Srážka tak vytvořila základ současného geologického stavu přivrácené strany Měsíce.

Jiné modely podporují spíše hypotézu slapového formování současné nesymetrické podoby Měsíce (včetně hor na odvrácené straně).

Dnes není k dispozici dostatek dat k tomu, aby se dalo posoudit, zda některá z alternativních hypotéz vysvětluje rozdílnost měsíčních polokoulí lépe. Pokrok přinesou další družice případně odběr vzorků z různých míst povrchu Měsíce.