Stavba nitra Měsíce

Jádro

Jádro Měsíce má poloměr menší než 350 km. Je složeno hlavně ze železa. Tento údaj vyplývá z dat získaných misemi Apollo a z nejnovějších studií NASA. Otázkou zůstává, zda je jádro Měsíce podobné zemskému jádru, nebo je v pevném stavu. Jelikož však proudy roztavené hmoty uvnitř naší planety vytvářejí magnetické pole a na Měsíci nic takového nenajdeme, podporuje to domněnku o pevném jádru. Poloměr jádra Měsíce je roven asi 20 % poloměru Měsíce (1 738 km).

Měření vzdálenosti Země–Měsíc. Panel k určení vzdálenosti se skládá z 300 koutových odražečů

Zdroj: http://www.planetenkunde.de

Složení jádra Měsíce není dodnes s jistotou známo. Některá fakta o pohybu Měsíce byla zjištěna metodou laserového měření vzdáleností. Na povrchu Měsíce je vystavěn systém panelů s koutovými odražeči, které odrážejí laserové paprsky přesně opačným směrem, než ze kterého přicházejí ze zemského povrchu. Na Zemi je více observatoří, které jsou vybaveny obrovskými laserovými děly. Za pomoci teleskopů je nejprve laserový paprsek namířen směrem na Měsíc, tam je soustavou zrcadel odražen a nakonec je opět zachycen teleskopem. Z doby, za kterou se paprsek vrátí, se vypočte aktuální vzdálenost Měsíce od Země, a sice s přesností na centimetry. Pomocí této metody je měřena také precese Země, dokonce je tímto způsobem testována Einsteinova teorie relativity. Uvedenou metodou také bylo zjištěno, že otáčení Měsíce kolem osy není rovnoměrné, což vysvětluje vnitřní rozložení hmoty uvnitř Měsíce. Z těchto dat vychází také předpoklad o velikosti jádra.

Gravitační zrychlení v různých místech Měsíce lze odvodit z pohybu družic Měsíce. Přesné hodnoty gravitačního zrychlení umožňují pak odhadnout velikost a složení jádra Měsíce. Měsíc je poměrně nesymetrický, neboť kůra na odvrácené straně je silnější než na straně přivrácené. Gravitační pole Měsíce je také výrazně nehomogenní ve srovnání se Zemí, jak vyplývá z měření koncentrace hmoty v mořích.

Zdroj: http://www.planetenkunde.de

K dalšímu výzkumu Měsíce se používají magnetometry, což jsou přístroje, které měří v daném místě velikost a směr magnetické indukce. Tato měření dokazují, že u Měsíce globální magnetické pole podobné tomu zemskému zcela chybí. Magnetické pole Země vzniká pohybem roztavené, elektricky nabité hmoty v jejím nitru (princip dynama). Magnetická pole objevená na Měsíci jsou široká až 100 km, ale nevytvářejí dipólový charakter s jedním severním a jedním jižním magnetickým pólem. Tak tomu ale pravděpodobně nebylo vždy. V raných vývojových fázích Měsíce byla celá vnitřní část roztavena a těžké prvky klesaly k centru Měsíce. Dá se předpokládat že v této fázi vývoje měl i Měsíc podobné dipólové magnetické pole. To může být příčinou zbytkového magnetismu hornin Měsíce.

Magnetometr

Zdroj: http://www.planetenkunde.de

Plášť

Mezi kůrou a jádrem Měsíce se nachází plášť. Skládá se převážně z pevných, ztuhlých hornin. Předpokládá se, že ve spodních vrstvách je materiál pláště již částečně roztaven. Složen je převážně z olivínů a pyroxenů. Měření seismických vln dokazuje, že plášť Měsíce je chladný a neobsahuje vodu. Asi až do hloubky 500 km zůstává teplota pod 1 000 °C. Při těchto teplotách jsou horniny stále ještě v pevném stavu, nejdříve v hloubce 1 000 km začíná teplota růst natolik, že bychom zde mohli najít roztavené horniny. Z přechodné zóny, z hloubky mezi 800 a 1 000 km, přichází nejvíce registrovaných zemětřesení na Měsíci. Zemětřesení mají 14denní periodu a nejčastější jsou v době, když je Měsíc v perigeu nebo naopak v apogeu. Příčinou jsou zřejmě změny slapových sil, kterými Země působí na Měsíc. Když tyto slapové síly vzrostou nebo naopak klesnou oproti střední hodnotě, vznikají v nitru napětí, která vedou k zemětřesení. Měsíční zemětřesení jsou však velice slabá, nedosahují většinou síly druhého stupně na Richterově stupnici.

Magmatický oceán na Měsíci. Měsíc byl v počátcích svého vývoje žhavou koulí magmatu. Při ochlazování krystalizovaly lehké prvky jako vápník, hliník, křemík a další a vytvořily kůru Měsíce. Těžší minerály jako olivíny a pyroxeny klesaly a vytvořily tak plášť Měsíce. Nejtěžší prvky klesaly k centru.

Kůra

Krásný pohled na měsíční relief.

Zdroj: http://mesic.astronomie.cz

Kůra Měsíce je v průměru 60 – 70 km silná, je tedy dvakrát až třikrát silnější než kůra Země. Jak vyplývá ze seismických měření mise Apollo, je kůra Měsíce do hloubky 20 km polámaná od četných dopadů meteoroidů. Na povrchu Měsíce je nesoudržná kamenná vrstva rozdrcených hornin a prachu, která se nazývá regolit. Na odvrácené straně Měsíce, na které jsou téměř výhradně pohoří, dosahuje kůra síly 100 km a je tedy mnohem mocnější než kůra přivrácené strany Měsíce, na které jsou plochá moře. Vztaženo na střední hodnotu průměru Měsíce 1 738 km, je střední výška pohoří v průměru 3 km nad moři. Téměř celý povrch odvrácené strany Měsíce leží nad střední hodnotou úrovně terénu, zatímco přivrácená strana Měsíce pod touto hodnotou. Na přivrácené straně najdeme jak pohoří posetá krátery, tak tmavá hladká moře. Tyto rozdílné útvary vznikly v různých vývojových fázích Měsíce. Horniny v mořích se podobají bazaltu, tmavému, téměř černému a strukturou velice jemnému materiálu. Poukazuje to na dávné výrony lávy z nitra Měsíce. Zatímco horniny v pohoří obsahují více vápníku a hliníku, jsou moře bohatší na hořčík, železo a titan. Na několika místech v okolí pólů objevila sonda Clementine známky přítomnosti vody.

Horniny moří mají jiné chemické složení než pohoří. (obr. dole). V porovnání s pozemskými horninami obsahuje měsíční hornina méně lehkých prvků, které se rychle vypařují. Naopak obsahuje více prvků, které snadno kondenzují (Ca, Al, Ti), hojně se zde vyskytuje kyslík. Vyplývá to z měření gama záření spektrometrem na sondě Lunar Prospector)

chybí Zdroj: http://www.planetenkunde.de

Ani hustota kůry není stejná, z anomálií gravitačního pole byla na určitých místech zjištěna zvýšená hustota. Tyto „mascony“ (z ang. mass concentration) se nacházejí zpravidla v oblasti větších dopadových kráterů nebo v dopadových mísách. Objev masconů napomohl zpřesnit navigaci na povrchu Měsíce pro další pilotované výpravy programu Apollo.

„Mascon" v oblasti Humboldtova moře. Mascony na přivrácené straně Měsíce byly objeveny teprve pomocí sondy Lunar Prospector.

Zdroj: http://www.planetenkunde.de

Magnetické pole povrchu Měsíce je lokálně velmi rozdílné a způsobené zmagnetovanými částmi měsíční horniny, neboť se předpokládá, že Měsíc měl v počátcích vývoje podobné dipólové magnetické pole jako Země. Celkově je však magnetické pole Měsíce velice slabé. Na povrchu Měsíce byly naměřeny nejvýše hodnoty asi 300 nT.