Księżyc to najprostsze ciało w Układzie Słonecznym, które codziennie obserwujemy gołym okiem. Czy zastanawiałeś się kiedyś nad ciemnymi i jasnymi plamami na jego powierzchni? Czy zastanawiałeś się kiedyś, co składa się na naszego najbliższego sąsiada?
Uważa się, że księżyc powstał ze szczątków małej planety, która zderzyła się z Ziemią. Ponieważ skład innych planet w Układzie Słonecznym różni się od składu Ziemi, oczekiwano, że skład Księżyca również będzie się różnił od składu Ziemi. Co zaskakujące, skład Ziemi i Księżyca jest bardzo podobny.
Naukowcy zaproponowali wiele modeli pochodzenia Księżyca, ale od lat 80. koncentrowano się na najbardziej obiecującym modelu, tak zwanym paradygmacie „gigantycznego zderzenia”. Zgodnie z modelem „gigantycznego zderzenia”, zderzenie małej planety podobnej do Marsa (zwanej Theia) ze starożytną Ziemią dało początek Księżycowi. Część szczątków z kolizji spadła z powrotem na Ziemię, część została rozrzucona w przestrzeni kosmicznej, a reszta trafiła na orbitę wokół Ziemi. Te orbitujące szczątki połączyły się później, tworząc jeden obiekt: Księżyc.
Wcześniej uważano, że większość materiału, z którego ostatecznie powstał Księżyc, pochodzi z impaktora, małej planety podobnej do Marsa, zwanej Theia, a tylko mniejsza część pochodzi z ciała, które uległo uderzeniu, czyli w tym przypadku z Ziemi. Dlatego zgodnie z modelem „gigantycznego zderzenia” oczekiwano, że skład Księżyca będzie bardzo różny od składu Ziemi, ale powinien być podobny do innych ciał w Układzie Słonecznym, takich jak asteroidy i Mars.
Jednak dowody wskazują inaczej – pod względem składu Ziemia i Księżyc są prawie bliźniakami, a ich skład jest prawie taki sam, różniąc się co najwyżej o kilka części na milion. Ta sprzeczność stanowi wyzwanie dla modelu „gigantycznego wpływu”. Teraz naukowcy wymyślili nową odpowiedź na tę zagadkę.
W przeciwieństwie do tradycyjnych badań, które koncentrowały się wyłącznie na składzie końcowych planet, ostatnie badania uwzględniały nie tylko końcowe planety, ale także skład impaktorów na tych planetach. W rezultacie okazuje się, że w wielu przypadkach planety i zderzające się z nimi ciała mają bardzo podobny skład, mimo że powstały niezależnie. Zatem podobieństwo między Księżycem a Ziemią wynika z podobieństwa między Theią, z której powstał Księżyc, a Ziemią.
Ziemia i Theia powstały w tym samym regionie i dlatego zebrały podobny materiał. Wydaje się, że podczas swojego wzrostu dzielili bardzo podobne środowiska niż dowolne dwa niepowiązane ze sobą ciała. Te podobne środowiska życia doprowadziły ich ostatecznie do zderzenia; a materiał wyrzucony głównie z Thei ostatecznie utworzył Księżyc.
Księżyc jest zbudowany z wielu takich samych rzeczy, jakie znajdujemy na Ziemi. Naukowcy zbadali skały księżycowe przywiezione przez astronautów Apollo. Ich testy wykazały, że skały z Księżyca są podobne do trzech rodzajów skał magmowych, które można znaleźć na Ziemi: bazaltów, anortozytów i brekcji.
Naukowcy odkryli trzy minerały na Księżycu, których nie ma na Ziemi. Są to: Armalocolite, Tranquillityite i Pyroxferroite.
Powierzchnia Księżyca
Księżyc nie jest zrobiony z sera, jak to słyszeliśmy w bajkach dla dzieci. Podobnie jak inne ciała niebieskie w Układzie Słonecznym, księżyc składa się ze skalistej powierzchni i jest pokryty wygasłymi wulkanami, kraterami uderzeniowymi i strumieniami lawy.
Na początku historii Układu Słonecznego wszystkie planety i księżyce przechodziły przez okres ciężkiego bombardowania asteroidami i meteorytami, które zostały przechwycone przez ich grawitację. Ze względu na rzadką atmosferę nie spłonęły, ale zderzyły się z powierzchnią, pozostawiając po sobie liczne kratery. Krater Tycho ma ponad 52 mile szerokości.
W ciągu miliardów lat uderzenia te rozbiły powierzchnię Księżyca na fragmenty, od ogromnych głazów po proszek. Skorupa księżyca pokryta jest stosem gruzu grafitowo-szarego, sproszkowanego pyłu i skalistych szczątków, zwanych księżycowym regolitem . Poniżej znajduje się obszar spękanej skały macierzystej zwany megaregolitem .
Jasne obszary księżyca są znane jako wyżyny , a ciemne obszary księżyca są znane jako maria (po łacinie morza). Są czymś w rodzaju oceanów, ale zamiast wody składają się z basenów stwardniałej lawy. Na początku historii księżyca wnętrze było wystarczająco stopione, aby wytworzyć wulkany, chociaż szybko ostygło i stwardniało. Kiedy wystarczająco duże asteroidy przedarły się przez skorupę, lawa również wybuchła z powierzchni.
Skorupa księżyca ma grubość od 38 do 63 mil (60 do 100 kilometrów). Regolit na powierzchni może być tak płytki, jak 10 stóp (3 metry) w marii lub tak głęboki, jak 66 stóp (20 metrów) na wyżynach.
Czy wiesz, dlaczego na nagraniach spacerów po księżycu astronauci wydają się niemal odbijać od powierzchni? Dzieje się tak, ponieważ grawitacja na powierzchni Księżyca stanowi jedną szóstą ziemskiej.
Temperatura osiąga około 260 stopni Fahrenheita (127 stopni Celsjusza) w pełnym słońcu, ale w ciemności temperatura spada do około -280 stopni Fahrenheita (-173 stopni Celsjusza).
Pod powierzchnią
Podobnie jak Ziemia, Księżyc ma rdzeń, płaszcz i skorupę.
Głęboko w swoim wnętrzu księżyc ma solidne żelazne jądro. Rdzeń ma promień 149 mil (240 kilometrów); jest proporcjonalnie mniejszy niż jądro innych ciał ziemskich. Stały, bogaty w żelazo rdzeń wewnętrzny jest otoczony zewnętrzną warstwą częściowo stopionej cieczy. Zewnętrzny rdzeń może rozciągać się nawet na 310 mil (500 kilometrów). Jądro wewnętrzne stanowi tylko około 20 procent księżyca, w porównaniu z 50 procentami innych ciał skalistych.
Płaszcz rozciąga się od górnej części częściowo stopionej warstwy do dna skorupy księżyca. Najprawdopodobniej składa się z minerałów, takich jak oliwin i piroksen, które składają się z atomów magnezu, żelaza, krzemu i tlenu.
Najbardziej zewnętrzną warstwą jest skorupa , która ma grubość około 43 mil (70 kilometrów) na bliższej półkuli Księżyca i 93 mil (150 kilometrów) po drugiej stronie. Składa się z tlenu, krzemu, magnezu, żelaza, wapnia i aluminium, z niewielkimi ilościami tytanu, uranu, toru, potasu i wodoru.
Większość wnętrza Księżyca składa się z litosfery o grubości około 1000 km. Ponieważ region ten topił się na wczesnym etapie życia księżycowego, dostarczał magmy niezbędnej do tworzenia równin lawy na powierzchni i formowania aktywnych wulkanów. Jednak z biegiem czasu magma ostygła i zestaliła się, kończąc w ten sposób wulkanizm na Księżycu. Obecnie wszystkie aktywne wulkany są uśpione i nie wybuchały od milionów lat.
Księżyc Ziemi jest drugim co do gęstości w Układzie Słonecznym, pokonując księżyc Jowisza, Io. Rozdzielenie jego wnętrza na warstwy było prawdopodobnie spowodowane krystalizacją oceanu magmy wkrótce po jego utworzeniu.
Księżyc ma bardzo cienką i słabą atmosferę, zwaną egzosferą. Nie zapewnia żadnej ochrony przed promieniowaniem słonecznym ani uderzeniami meteorytów.
Bliższa i dalsza strona Księżyca
Ziemski Księżyc ma „bliższą stronę”, która jest zawsze zwrócona w stronę Ziemi, oraz „dalszą stronę”, która zawsze jest odwrócona od Ziemi. Skład bliższej strony Księżyca jest dziwnie różny od jego niewidocznej strony.
Na bliższej stronie Księżyca, zawsze zwróconej w stronę Ziemi, każdej nocy lub dnia można gołym okiem obserwować ciemne i jasne plamy („maria”). Daleka strona jest mocno pokryta kraterami, ale prawie nie ma marii. Tylko 1% odległej strony jest pokryte marią w porównaniu z ~31% po bliższej stronie.
