I Měsíc má kolem sebe něco jako atmosféru, i když není na první pohled patrná. Tato řiďoučká vrstva – někdy označovaná jako exosféra – vzniká v důsledku kosmického počasí, tedy různých vnějších vlivů, jež mají na Měsíci silnější dopad než na Zemi chráněnou hned několika mechanismy.

Tyto vlivy „víří“ atomy měsíční půdy a dostávají se z povrchu Měsíce. Vědci však dlouho nevěděli, z čeho se tento nenápadný obal, udržovaný gravitační silou tohoto tělesa, utváří. Nový výzkum Nicole Xike Nieové a jejího týmu, uveřejněný v časopise Science Advances, odhaluje, že nejvíce atomů z měsíční půdy se do exosféry dostává při bombardování povrchu Měsíce mikrometeority.

„Možnost analyzovat vzorky přivezené z misí Apollo je pro nás poctou a zároveň jedinečnou příležitostí. Tyto vzorky představují první přímý průzkum jiného nebeského tělesa lidstvem,“ říká Nieová. „Přestože byly vzorky z Apolla odebrány před více než 50 lety, zůstávají pro vědecký výzkum neocenitelné.“

Použití měsíčních hornin

Významný pokrok, který jsme dosáhli za půl století od mise v oblasti analytických metod, nám nyní umožňuje, abychom znovu ocenili význam vzorků coby zásadních vědeckých dat. Tým Nieové použil k analýze zlomečky z 10 různých vzorků odebraných na pěti různých místech přistání, v celkovém množství pouhých 50 miligramů. „I takto malé množství vzorků nám však poskytlo bohaté informace“, říká Nieová.

V extrahovaném prášku tým hledal chemické otisky různých typů kosmického zvětrávání v podobě izotopů draslíku a rubidia – dvou prvků, které jsou obzvláště citlivé na kosmické zvětrávání, jež bylo na Měsíci pozorováno. Izotopy jsou z chemického hlediska prvky se stejným počtem protonů, ale s různým počtem neutronů. Největším rozdílem mezi nimi je atomová hmotnost.

Exosféra ve srovnání s měsíční půdou pravděpodobně obsahuje lehčí izotopy draslíku a rubidia. Těžké izotopy zůstávají při zvětrávání v půdě. Vzhledem k tomu, že různé procesy zvětrání hornin zanechávají různé izotopy, rozhodli se vědci tyto rozdíly použít jako vodítka při zkoumání toho, který z procesů zvětrávání ovlivnil exosféru nejvíce.

Protože dřívější práce ukázaly, že ultrafialové sluneční záření se na tvorbě exosféry nepodílí významně, zaměřili se Nieová a její tým na působení mikrometeoritů a slunečního větru.

Dva největší vlivy

Při svém zkoumání zjistili, že největší vliv na tvorbu exosféry mají dopady mikrometeoritů. Nárazy těchto tělísek, jejichž hmotnost je sotva pár gramů, jsou natolik intenzivní, že místo svého dopadu rozpálí na teplotu neuvěřitelných 2 000 až 6 000 stupňů Celsia. Měsíční půda se tak v těchto místech doslova vypaří do exosféry.

V pořadí druhým nejvlivnějším působením je podle nového výzkumu sluneční vítr. Ten přichází v silných proudech vysokoenergetických částic a sráží se se vším, co mu stojí v cestě. Zatímco Země je před ním přirozeně chráněna svým silným magnetickým polem, Měsíci tato ochrana chybí – s výjimkou zatmění Měsíce, kdy je Měsíc zastíněn naší planetou, se pod palbou této plazmy nachází nepřetržitě. Při srážkách s měsíčním povrchem plazma svoji energii předává atomům měsíční půdy a odrážejí se pryč z povrchu.

Průlomovost práce Nieové a jejích kolegů spočívá v tom, že dokládá mikrometeority jako hlavní přispěvatele ke vzniku exosféry a že kvantifikuje jejich podíl, který „činí více než 70 procent složení exosféry“. Studie vyčíslila také podíl slunečního větru, jenž k procesu přispívá asi 30 procenty,“ uvádí vědkyně.

„Tato studie zlepšuje naše chápání dynamiky atmosféry a vývoje povrchu Měsíce a také přispívá k širšímu výzkumu povrchu objektů blízkých Zemi,“ říká Dani Mendoza DellaGiustina, planetární vědec z Arizonské univerzity, který rovněž vede misi NASA OSIRIS-APEX. „Přibývá důkazů, že dopady mikrometeoritů mají na lví podíl kosmickém zvětrávání pozorovaném na objektech ve vnitřní Sluneční soustavě – nejen na Měsíci, ale i na planetkách.“

Nieová by ráda studovala i další izotopy v měsíční půdě. Stejnou metodu jako dosud by mohla použít i u nových měsíčních vzorků z čínské mise Chang'e-6 či u dalších vzorků z jiných objektů Sluneční soustavy, jako například z marsovského měsíce Fobos, jenž je cílem japonské mise, jejíž start je naplánován na rok 2026.

„Pochopení kosmického prostředí různých planetárních těles je nezbytné pro plánování budoucích misí a zkoumání širších souvislostí kosmického zvětrávání,“ uzavírá Nieová. „Tyto znalosti budou obzvláště důležité, pokud se lidstvo v budoucnu rozhodne usadit na jiných planetárních tělesech.“