Ma średnicę 724 kilometrów. Znajduje się wewnątrz Księżyca
Potwierdzenie wewnętrznej budowy Księżyca, która wyłania się z lat obserwacji Księżyca przez jego orbitery i pomiarów odległości od Ziemi, a także stopnia deformacji jego skorupy, będzie jednym z ważniejszych zadań nadchodzących misji Artemis na naszego naturalnego satelitę.
Jak zbudowany jest Księżyc? Wiemy o nim dużo, nawet to, że zgromadzony na jego powierzchni regolit pachnie jak mokry proch strzelniczy. Jednak dokładna wiedza o jego wewnętrznej strukturze przez lata wymykała się naukowcom, którzy mogą go w praktyce badać przede wszystkim z orbity i z Ziemi. Badania geologiczne przeprowadzone dzięki instrumentom dostarczonym przez astronautów misji Apollo rzucały pewne światło na temat budowy wewnętrznej Księżyca, ale były zbyt niskiej rozdzielczości, by uznać je za wiążące.
Czas nieocenioną pomocą w badaniach Księzyca?
Wiemy, a raczej przypuszczamy z ogromną dozą pewności, że Księżyc powstał kilkaset milionów lat po powstaniu Ziemi i od tego czasu ustabilizował swoją orbitę tworząc z Ziemią niepowtarzalny w skali Układu Słonecznego układ. Istnienie Księżyca ma ogromny wpływ na istnienie naszej cywilizacji. Dziś poprzez pływy, które stabilizują nachylenie ziemskiej orbity, i w przyszłości, gdy Księżyc stanie się źródłem takich zasobów jak Hel 3, ale też stacją wypadową pomocną w załogowej eksploracji Układu Słonecznego.
Dlatego Księżyc był obiektem zainteresowania naukowców nie tylko przed rozpoczęciem programu Apollo i w trakcie jego realizacji, ale też później. Na jego orbitę trafiło wiele orbiterów. Spora cześć z nich nie docierała do celu lub nie była w stanie realizować głównych celów misji, jakby Księżyc opierał się poznaniu jego największych sekretów. Jednak takie misje jak Lunar Prospector, a potem Lunar Recoinassance Orbiter, stały się sukcesem i pomogły dokładnie monitorować Księżyc przez długie lata. Również z Ziemi dokonywane są laserowe pomiary odległości, w których pomocne są nie tylko pojazdy na orbicie Księżyca, ale też reflektory pozostawione przez astronautów misji Apollo.
Długie lata obserwacji pomogły grupie naukowców pod kierownictwem Artura Briauda zebrać wystarczająco dużą liczbę danych, by stanowiły one doskonały materiał dla weryfikacji różnych modeli wnętrza Księżyca. Są to modele sejsmologiczne, których poprawność można potwierdzić właśnie dzięki tego typu danym obserwacyjnym. To dlatego pozornie proste misje chińskich łazików czy niedawne lądowanie hinduskiego lądownika Vikram w misji Chandrayaan-3 są tak ważne dla poznania historii Księżyca.
Co wynika z zebranych danych? Jaki Księżyc jest w środku?
Skompilowane obserwacje pozwoliły wyłonić najbardziej prawdopodobne modele budowy Księżyca. Wynika z nich, że Księżyc jest wewnątrz bardzo podobny do Ziemi. Mamy jądro, które jest stałe, a jego gęstość jest zbliżona do gęstości żelaza (wynosi około 7,8 g/cm3), otoczone płynną materią tworzącą zewnętrzną jego część. Wewnętrzne, stałe, jądro ma średnicę 516 kilometrów, a zewnętrzna powłoka średnicę 724 kilometrów. To stanowi około 15% całej średnicy Księżyca, która wynosi 3475 km.
Środek Księżyca jest bardzo podobny do środka Ziemi. Ma on również zestalone jądro otoczone przez płynną materię
Do podobnych wniosków skłaniały już dane misji Apollo, ale rozdzielczość pozostawionych na powierzchni Księżyca sejsmografów (działały one do 1977 roku) nie pozwala potwierdzić ich z tak dużą pewnością jak obecne instrumenty. Nowoczesne techniki analizy danych rzuciły nowe światło na dane Apollo, z których udało się uzyskać około 480 km średnicę jądra i gęstość około 8 g/cm3, ale wciąż to nie wystarczało.
Wnętrze Księżyca na podstawie analiz danych Apollo, które przeprowadzono w 2011 roku. Obecny status je potwierdza, jedynie zmienia trochę rozmiar jądra i otoczenia. (źródłowa grafika: Kelvinsong / CC BY 3.0 DEED)
Konsekwencje podobnej do Ziemi budowy Księżyca
Teraz skoro już wiemy jaki Księżyc jest w środku, te dane potwierdzą jeszcze raz badania w ramach misji Artemis, wiemy że nasze wyjaśnienia składu wyrzutów wulkanicznych są poprawne (w środku Księżyca ciężkie składniki opadały na dno, a lżejsze wypływały), możemy dokładniej zastanowić się nad ewolucją Księżyca w przeszłości.
Początkowo Księżyc dysponował silnym polem magnetycznym. Potem uległo ono szybko degradacji i dziś nie występuje. Wiedza na temat wewnętrznej budowy i sposobu przepływu materii stanowi teraz doskonały punkt wyjściowy do modelowania przeszłości. W której Księżyc był prawdopodobnie dużo intensywniej niż dziś bombardowany przez asteroidy.
Źródło: sciencealert, inf. własna
