Jak powstały kratery na księżycu? O budowie i powstaniu naszego satelity

Krzysztof Kurdyła
K. Kurdyła
28.03.2023
Przewidywany czas: 6 min

Księżyc to ozdoba naszego nocnego nieba. Tak naprawdę nie tylko nocnego. Jeśli dobrze poszukacie, to i w niektóre dni będziecie mogli go dostrzec. Jego wygląd jednym przypomina twarz, innym kawał dziurawego sera – oczywiście w okolicach pełni. Im dalej od niej, tym bardziej wygląda po prostu jak pyszny rogalik. Kim jest nasz kosmiczny towarzysz? Skąd się wzięły kratery na księżycu?

Naturalny satelita

Księżyc to skaliste ciało niebieskie, które krąży wokół naszej planety, obecnie w odległości około 385 tys. km. Dlaczego tak się nas trzyma? Ponieważ Ziemia jest masywnym obiektem, który tak oddziałuje na swoją kosmiczną okolicę, jak stalowa kula rzucona na mięciutki materac.

Grawitacja to taka studnia z łagodnie opadającymi ściankami, do której nie wpadną tylko te obiekty, które poruszają się odpowiednio szybko. Te najszybsze uciekną, zmieniając nieznacznie swoją trasę, a wolniejsze przez dłuższy czas będą krążyć po ściance tego zapadliska, podobne jak na przykład kulka w ruletce. Tak właśnie robi nasz Księżyc.

Nasz naturalny satelita jest bardzo duży. Jego średnica jest tylko 3,7 raza mniejsza od średnicy naszej planety. Choć w naszym Układzie Słonecznym są jeszcze większe księżyce (nasz jest na piątym miejscu), żadna ze skalistych planet aż tak dużym towarzyszem nie może się pochwalić. Merkury i Wenus nie mają ich w ogóle, a Mars zdołał złapać w grawitacyjną pułapkę tylko jakieś biedne asteroidy.

Widok księżyca. Źródło: NASA

Czasem można usłyszeć, że nasz Księżyc jest zablokowany pływowo i dlatego widzimy tylko jedną jego stronę. Nie oznacza to jednak, że nie kręci się wokół własnej osi. Jego obrót jest po prostu zsynchronizowany z czasem jego wycieczki dookoła naszej planety. Księżyc zawsze przekręca się o taki kąt, żeby ta sama strona „patrzyła” na naszą planetę.

Możecie to zobaczyć na animacji przygotowanej przez NASA. Nasz przypadek pokazano po lewej stronie (podpisanej „Tidally Locked”). Aha, tak naprawdę nasz satelita w trakcie tej podróży trochę się „buja”, w efekcie czego widzimy z Ziemi około 60% jego powierzchni.

Źródło: NASA

A czy wiecie, że Księżyc jest bardzo ciemny? Pewnie część z was zastanawia się teraz, czy autor tego artykułu nie zwariował. Przecież nasz satelita to najjaśniejszy obiekt nocnego nieba. Jedno nie wyklucza drugiego – księżycowe skały są bardzo ciemne, to znaczy odbijają niewiele światła słonecznego, średnio 12%. Jednak tarcza Księżyca na naszym niebie jest na tyle duża, że i tak udaje mu się zostać w tej kategorii zwycięzcą.

Ponieważ Księżyc odbija światło, a jego pozycja wobec Słońca i Ziemi się zmienia, raz widzimy całą jego tarczę, kiedy indziej tylko część, na przykład rogalik, a czasem nie znajdziemy go na niebie wcale. Te zmiany podzieliliśmy sobie na fazy, z których najbardziej znane to pełnia (widoczna cała tarcza), kwadra pierwsza i ostatnia (połówki) oraz nów (brak widocznego księżyca). Cały cykl trwa 29,5 dnia i był podstawą do stworzenia większości starożytnych kalendarzy.

kratery księżyc
Źródło: NASA

Kratery na księżycu, plamy i kosmiczna katastrofa

Nasz Księżyc ma dwie twarze, obie z racji braku atmosfery usiane kraterami uderzeniowymi, choć w różnym stopniu. Strona widoczna z Ziemi ma sporo kraterów, ale uwagę przyciągają głównie ogromne, ciemniejsze obszary, zwane morzami księżycowymi. Nie ma tam oczywiście wody, są to miejsca pokryte zastygłą lawą bazaltową. Lawą, czyli roztopionymi, gorącymi skałami, które na Ziemi możecie zobaczyć w czasie erupcji wulkanów.

To może Cię zainteresować: Konstelacje gwiazd – czym są i jak ich szukać?

Na drugiej stronie, czasem potocznie zwanej ciemną, takich mórz jest bardzo niewiele. Za to mniejszych lub większych kraterów jest bardzo dużo. Skąd tak duże różnice? Żeby odpowiedzieć na to pytanie, najpierw muszę opisać, w jaki sposób nasz Księżyc najprawdopodobniej powstał. Cofniemy się w tym celu w czasie, o bagatela ponad 4 mld lat.

Nasz Układ Słoneczny był wtedy znacznie bardziej zaśmiecony różnymi ciałami niebieskimi, niż jest dzisiaj. Więcej obiektów oznacza większe szanse na kosmiczną kolizję. Naukowcy uważają, że na taką „randkę” przybyły dwie duże planety, Ziemia oraz Theia, wielkości mniej więcej Marsa.

W wyniku ich zderzenia Ziemia „wchłonęła” większość drugiej planety, a z części stopionych skał, wyrzuconych w kosmos, uformował się właśnie Księżyc. Za tą hipotezą przemawia zarówno skład skał naszego satelity, bardzo podobny do ziemskiego, jak i dziwne formacje odkryte niedawno wokół jądra naszej planety.

jak powstały kratery na księżycu
Źródło: NASA

Nasz satelita powstał znacznie bliżej Ziemi, niż jest dzisiaj. Mocne, wzajemne oddziaływanie tych ciał powodowało przeróżne zjawiska, w tym wolniejsze schładzanie się powierzchni Księżyca od strony naszej planety. Z tego powodu jego skorupa jest tam znacznie cieńsza i zawiera mniej trudnotopliwych minerałów.

Gdy Księżyc nie był jeszcze tak wychłodzony jak dziś, asteroida uderzająca w widoczną stronę naszego satelity łatwo przebijała się do podziemnych zasobów magmy. To powodowało jej wypłynięcie i zalanie kraterów uderzeniowych i całej okolicy. Po drugiej stronie Księżyca takie samo zdarzenie kończyło się najczęściej wybiciem kolejnego krateru w znacznie grubszej tam skorupie. 

Bez Księżyca ani rusz

Pomimo że masa naszego Księżyca jest aż 81 razy mniejsza niż Ziemi, a do tego oddala się on od naszej planety z prędkością ponad 3 cm rocznie i jest dziś dużo dalej niż wtedy, gdy powstawał, wzajemne oddziaływanie między nim a Ziemią wciąż jest bardzo duże. Nasz kosmiczny towarzysz w podróży wokół Słońca jest znacznie ważniejszy, niż większości może się wydawać.

Zacznijmy od globusa. Jeśli nim zakręcicie, zobaczycie, że oś jego obrotu będzie przechylona. To „przekrzywienie” biegunów pokazuje, jak nasza planeta jest nachylona do koła „rysowanego” przez nią w ruchu wokół Słońca. Grawitacyjne oddziaływanie Księżyca powoduje, że ten kąt zmienia się tylko trochę. To stabilizujące działanie jest bardzo ważne. Przy większym bujaniu naszą planetą warunki klimatyczne na Ziemi byłyby znacznie trudniejsze.

To jednak nie wszystko. Słyszeliście o miejscach, w których poziom oceanu potrafi się zmienić o kilkanaście metrów? Zjawisko odpływów i przypływów spowodowane jest tym, że w miejscu nad którym „wisi” Księżyc, woda jest nieco przyciągana w jego kierunku. Te ogromne masy wody, przetaczane po naszej planecie przez tzw. siły pływowe, transportują ciepło z regionów równikowych w kierunku biegunów.

skąd się wzięły kratery na księżycu
FoxyOrange, CC BY-SA 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons

Dziś, po milionach lat ewolucji, życie dużej części gatunków zwierząt i roślin jest podatne na oddziaływanie Księżyca, a czasem wręcz od niego uzależnione. Co więcej, spora grupa naukowców podejrzewa, że wspomniane już siły pływowe, znacznie mocniejsze w czasach, gdy Księżyc był blisko Ziemi, mogły być kluczowe dla powstania życia na naszej planecie, na przykład wydajniej rozprowadzając po niej różne związki, będące niezbędnymi budulcami dla życia.

Wracamy na Srebrny Glob

Na koniec chciałbym Wam powiedzieć, dlaczego Księżyc jest ważny dla nas ludzi. Jest wyzwaniem. Choć na krótką chwilę już go odwiedziliśmy, ostatnia taka wyprawa miała miejsce, wstyd przyznać, ponad 50 lat temu, to na własne życzenie zatrzymaliśmy się pod tym względem w rozwoju.

Na szczęście dziś chcemy to zmienić i próbujemy tam wrócić, tym razem na stałe. Za około 10 lat mają tam powstać pierwsze stałe bazy, a technologie które wymyślimy, aby to osiągnąć, mogą zmienić na lepsze także życie na Ziemi. Kto wie, może ktoś z Was w przyszłości będzie miał szansę na księżycowy spacer? Byłoby fajnie…

Źródła:

Autor

Krzysztof Kurdyła

W Nauka. To Lubię pisze o statkach kosmicznych, orbitach i zdobywaniu Układu Słonecznego. Stara się odpowiedzieć na pytanie czy podbój kosmosu to bardziej romantyczna przygoda, czy coś z pogranicza thrillera i horroru. Czy nosi ze sobą ręcznik i dziwną, cyfrową książkę? Być może.
Zobacz również

Podcasty NTL