Věčná tma na Měsíci: Čím jsou pro nás lunární póly tak atraktivní?

Již v roce 1952 proslulý americký fyzikální chemik Harold Urey napsal, že „jisté oblasti poblíž lunárních pólů nikdy nespatří sluneční světlo, takže tam mohou kondenzovat některé těkavé látky“. Vycházel ze známého faktu, že zatímco rotační osa Země se od roviny ekliptiky odklání o 23,44°, u Měsíce jde jen o 1,54°. I jeho póly se tedy v průběhu roku ke Slunci přiklánějí či se od něj odklánějí, ale pouze málo. Pokud by se tudíž v jejich blízkosti nacházely krátery s vysokými valy, mohly by některé z tamních hlubších partií zůstávat trvale ve stínu. 

Říká se, že kam nechodí slunce, tam chodí lékař. V případě měsíčního povrchu je však takové prostředí spíš místem zaslíbeným, a to pro jeden ze základních pilířů života – vodu. Popsanou myšlenku podpořili američtí geologové Kenneth Watson, Bruce Murray a Harrison Brown ve své studii z roku 1961: Podle nich se na zemského souputníka mohla životodárná ingredience dostat už před miliardami let při srážkách s kometárními jádry či planetkami. Oblasti trvalé tmy tak teoreticky představují jakési ledové pasti, kde se voda ve zmrzlé formě možná zachovala až do současnosti. 

Zmapovaná tma

Trvale zastíněná místa se u obou pólů Měsíce skutečně podařilo objevit, ovšem nikoliv během programu Apollo, nýbrž mnohem později: V roce 1994 se o to zasloužila americká sonda Clementine, jež vůbec poprvé zmapovala celý lunární povrch. Na základě fotografických map, které nám poskytla, vědci zjistili, že by se na jižním pólu našeho souputníka mohla rozkládat oblast permanentního stínu zhruba o rozloze Plzeňského kraje, tedy kolem 7 500 km². Na pólu severním by pak měla být asi o 1 000 km² menší. Důvod tkví v tom, že je terén na jihu podstatně členitější, takže klade slunečnímu svitu víc přirozených překážek.

Dnes už máme lunární oblasti trvalého stínu zmapovány mnohem lépe a podle současných dat, zahrnujících i přesné topografické mapy terénu, bude jejich rozloha větší, než se dřív předpokládalo: skoro 13 000 km² na severním pólu a 16 000 km² na jižním. Zkatalogizováno je celkem 324 regionů, přičemž nejznámější z nich se nacházejí v kráterech Erlanger, Sylvester, Shoemaker, Cabeus, Rožděstvenskij a Hermite. V posledním jmenovaném, u severního pólu, se dokonce podařilo naměřit nejnižší teplotu v celé Sluneční soustavě, −248 °C! Zdá se až neuvěřitelné, že minimum zaznamenané na Plutu, jež krouží v mrazivých končinách našeho systému, bylo o 19 °C vyšší.

Je tam voda?

V existenci vodního ledu kolem lunárních pólů doufali nejen vědci, ale i spisovatelé science fiction. Jeden z nejproslulejších autorů žánru, Arthur C. Clarke, dokonce v románu Kladivo boží už v roce 1993 popisoval „náhrdelník světel podél translunární železnice přivážející drahocenný náklad z ledových dolů na jižním pólu“. 

Na translunární rychlodráhu si nejspíš ještě počkáme, ovšem první indicie o výskytu vodního ledu v okolí měsíčních pólů získali vědci již tři roky po vydání Clarkovy knihy. Při vyhodnocování výsledků mise Clementine se totiž ukázalo, že radar sondy při jednom z přeletů nad jižním lunárním pólem zachytil silný odraz signálu, který mohl přítomnost ledového materiálu naznačovat. Nadějné pozorování se však bohužel nezopakovalo, i když průzkumník přelétal nad póly ještě mnohokrát. 

Na lovu neutronů

Pro automat Lunar Prospector, jenž se vydal k zemskému průvodci čtyři roky po Clementine, představovalo již pátrání po vodním ledu jeden z primárních cílů. K danému účelu využívala sonda neutronový spektrometr, jehož pomocí „osahávala“ povrch tělesa a zjišťovala tok neutronů proudících směrem od něj. Vzájemná interakce mezi vodíkovými ionty – obsaženými například v oblastech vodního ledu – a neutrony totiž způsobuje, že druhé zmíněné ztrácejí energii a pohybují se dál nižší rychlostí. 

Úspěch se dostavil poměrně brzy: U severního i jižního pólu zjistil Lunar Prospector zvýšenou koncentraci vodíkových iontů, což přítomnosti vodního ledu nahrávalo. Důkazy se zdály tak přesvědčivé, že vedoucí mise Alan Binder na tiskové konferenci v březnu 1998 prohlásil: „Můžeme říct, že se na Měsíci vyskytuje voda. Klidně na to vsadím svůj dům. Zatím však nevíme, kolik jí tam je.“ Tehdy poprvé se tak v tisku objevily zprávy o nálezu ledu u lunárních pólů. Už v té době však někteří vědci zaujímali k výsledkům sondy skeptický postoj a nepovažovali její měření za jednoznačné.

Jenže vedení mise ukrývalo v rukávu eso: V úplném závěru své pouti byl automat naveden přímo do „podezřelých“ lokalit u jižního pólu. Odborníci doufali, že víc než čtvrttunový robot vymrští při dopadu fontánu měsíčního prachu s příměsí vodních par, které by se daly detekovat ze Země. Ani jeden z pozemských přístrojů však ve chvíli nárazu nezaznamenal nic mimořádného. 

Vodní ohňostroj

V následujících letech se přítomnost vodního ledu na Měsíci pokoušela potvrdit, či vyvrátit řada experimentů, ale žádný nepřinesl konečné rozřešení. O to větší pozornost upírali vědci k pokusu plánovanému na druhou polovinu roku 2009: Osmnáctého června se k zemskému průvodci vydaly dvě americké sondy, Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) a Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS). První dostala za úkol jej detailně zmapovat a provést řadu vědeckých experimentů, druhá se měla zřítit do oblasti jižního pólu, a definitivně tak výskyt ledu prokázat, nebo vyloučit. 

Klíčový pokus se odehrál 9. října 2009, kdy do kráteru Cabeus dopadl nejprve urychlovací stupeň rakety Centaur, a to rychlostí 9 000 km/h. Drtivý náraz vyvrhnul oblak prachu, jímž vzápětí prolétla sonda LCROSS, a mohla tak jeho složení analyzovat dřív, než se sama roztříštila o lunární povrch. 

Vzrušující výsledky?

Zhruba měsíc po uskutečnění experimentu vydala NASA prohlášení o tom, co vlastně automat změřil. Ukázalo se, že přístroje na jeho palubě zachytily hned dva oblaky zvířeného prachu: První vylétl výš a obsahoval vodní páru i jemné prachové částice, zatímco druhý zahrnoval víc těžšího materiálu. V oblaku prachu se podařilo detekovat nejméně 95 litrů vodních par. 

Lunární „vodní“ svět tak opět pronikl na titulní stránky novin. Vědecký tým potřeboval výsledky mise zviditelnit, proto vypustil zprávu, kterou většina médií zveřejnila s náležitě bombastickým přívlastkem. Teprve pod čarou našel pozorný čtenář informaci, již zdůrazňovala například geoložka Carle Pietersová z Brown University – nejednalo se totiž o přímou detekci vody, nýbrž pouze molekul H2O a hydroxylu, které může obsahovat i „obyčejný“ měsíční prach. 

TIP: Observatoř NASA objevila vodu přivrácené straně Měsíce

Konečnou odpověď, zda se na pólech přirozeného zemského satelitu nachází vodní led, jsme však přece jen dostali. Ovšem až v roce 2018, a to zásluhou indické sondy Čandraján 1 – přesněji díky měřením, která poskytl americký přístroj Moon Mineralogy Mapper na její palubě. Vědci z Brown University identifikovali hned tři specifické znaky přítomnosti vody v pevném skupenství. Podle současných odhadů se jen na severním lunárním pólu vyskytuje tolik ledu, že by utvořil kouli o průměru 1 km. Zdaleka ovšem nelze vyloučit, že se tam nalézá v mnohem větším množství...

Dokončení: Věčná tma na Měsíci (2): Čím jsou pro nás lunární póly tak atraktivní?