facebook twitter instagram issuu linkedin research gate youtube ustv

Obserwujmy Księżyc. Rozmowa z prof. Januszem Janeczkiem

Księżyc

Astronauci biorący udział w misjach organizowanych w ramach programu Apollo przywieźli na Ziemię ponad 2400 próbek księżycowego materiału skalnego o łącznej masie 382 kilogramów. Cenny ładunek pozwolił rozpocząć m.in. badania składu chemicznego i właściwości fizycznych tych obiektów. Na tej podstawie naukowcy podjęli próbę odtworzenia historii selenologicznej, uwzględniając także relację Księżyca do naszej planety.

O niezwykłych właściwościach skał księżycowych, ich pozornym podobieństwie do skał ziemskich oraz o tym, co tak naprawdę widzimy, gdy spoglądamy nocą na Srebrny Glob, opowiada prof. zw. dr hab. Janusz Janeczek – geolog, kierownik Katedry Geochemii, Mineralogii i Petrografii na Wydziale Nauk o Ziemi, rektor Uniwersytetu Śląskiego w kadencji 2002−2008.


Mężczyzna trzymający książkę w rękach, w tle fragment skały
Prof. zw. dr hab. Janusz Janeczek
fot. Julia Agnieszka Szymala

Dr Małgorzata Kłoskowicz: Panie Profesorze, 20 lipca 2019 roku obchodzimy pięćdziesiątą rocznicę pierwszego lądowania na Księżycu. Jakie znaczenie mają loty kosmiczne z perspektywy geologa?

Prof. Janusz Janeczek: Przed słynną datą 20 lipca 1969 roku wiele wątków dotyczących geologii Księżyca, zwanej również selenologią, oraz relacji naszego satelity do Ziemi osnutych było tajemnicą. Dopiero materiały skalne przywiezione przez członków misji Apollo 11 i kolejnych wypraw pozwoliły wyjaśnić wiele problemów i, jak to w nauce bywa, postawić przed nami szereg nowych wyzwań badawczych. Nie dziwi zatem, że członków załogi Apolla 11: Armstronga, Aldrina i Collinsa upamiętniono w nazwie jednego z nowo odkrytych minerałów księżycowych, armalcolitu, która jest akronimem złożonym z pierwszych członów ich nazwisk. Nawiasem mówiąc, minerał ten znaleziono niedawno w skałach ziemskich. Astronauci podczas pierwszej wyprawy zakończonej lądowaniem na Srebrnym Globie zgromadzili 22 kilogramy skał. Z naszej perspektywy to niewiele. Przypuszczam, że w szufladach pracowni mineralogicznej Uniwersytetu Śląskiego mamy więcej ziemskiego materiału skalnego niż udało się zgromadzić dzięki wszystkim wyprawom w ramach programu Apollo.

MK: O jakich ilościach rozmawiamy?

JJ: Łącznie dysponujemy materiałem o masie ponad 380 kilogramów, przy czym znaczna część przywieziona podczas misji Apollo 11 to regolit – grunt księżycowy, luźny materiał skalny, różniący się pod względem składu chemicznego i właściwości fizycznych od skał występujących na Ziemi. Podczas późniejszych wypraw udało się zgromadzić odłamki litych skał, w tym najstarsze skały Układu Słonecznego zwane anortozytami o wieku ponad czterech i pół miliarda lat. To tyle, ile przyjmujemy dla istnienia całego Układu Słonecznego. Tak wiekowych skał ziemskich nie znamy. Inwentarz skał księżycowych na Ziemi jest jednak powiększony o meteoryty pochodzące ze Srebrnego Globu. Porównanie skał przywiezionych przez astronautów z Księżyca z niektórymi meteorytami znalezionymi na Antarktydzie uświadomiło nam, że kamienie księżycowe spadają na Ziemię wyrzucone w przestrzeń międzyplanetarną siłą kolizji fragmentów asteroid z Księżycem.

MK: Czym różnią się skały księżycowe od skał ziemskich?

JJ: Miałem przyjemność oglądać preparaty skał księżycowych pod mikroskopem podczas pobytu na stypendium British Council na Uniwersytecie w Manchesterze dzięki uprzejmości światowej sławy petrologa prof. Williama Scotta MacKenziego. Uderzyła mnie świeżość tych skał. Oglądałem obiekty, które sprawiały wrażenie, jakby dopiero powstały. Tymczasem liczą sobie miliardy lat! Ziemskie skały z reguły nie wyglądają tak świeżo i noszą ślady procesów przeobrażeniowych zarówno tych dawnych, jak i najmłodszych. Skały księżycowe mają wszakże cechę szczególną. Wyróżniają je deformacje i spękania spowodowane uderzeniami meteorytów. Stąd w kolekcji skał księżycowych tak liczne są brekcje, czyli pogruchotane fragmenty skał spojone naturalnym lepiszczem. W regolicie odnajdujemy z kolei różnokolorowe okruchy szkliwa powstałego z przetopienia skał w trakcie kolizji Księżyca z meteorytami lub asteroidami. Najbardziej niesamowite są kuleczki pomarańczowe, których skład chemiczny wskazuje na temperaturę około 1500˚C w krótkiej chwili ich powstania. Nie znamy tak wysokotemperaturowych naturalnych szkieł na Ziemi. Podziwiając skały księżycowe pod mikroskopem, nie miałem cienia wątpliwości, że pochodzą nie z tego, ziemskiego świata. Fascynujące doświadczenie.

MK: Czy skały księżycowe są również niezwykłe w dotyku?

JJ: Wprawdzie nie miałem możliwości dotknięcia badanego materiału, ale z relacji badaczy tych skał wynika, że księżycowy pył ma niesamowite własności. Jest niezwykle przyczepny, trudno go usunąć z dłoni. To komplikuje przygotowywanie preparatów do badań. Pył księżycowy natychmiast pokrywa wszystko: szkiełka mikroskopowe, probówki, skórę...

MK: Jak to możliwe, że skały tworzące Księżyc prawie w ogóle nie zmieniły się od czasu powstania?

JJ: Nasza planeta jest aktywna geologicznie, a to oznacza, że trwa nieustanny „recykling” materiału skalnego. Zachodzi wiele procesów, które nieustannie zmieniają skalną powłokę Ziemi. Księżyc jest geologicznie martwy od ponad miliarda lat. Na Księżycu nie ma atmosfery, wody, organizmów żywych, a więc tych czynników, które zmieniają ziemskie skały. Stąd ta świeżość skał księżycowych oraz szczególna mineralogia. Nie występują również minerały zawierające wodę czy utlenione żelazo, tak powszechne w ziemskich skałach. Jedyne zmiany, jakim podlegają skały księżycowe, polegające na mechanicznej dezintegracji powodowane są różnicą temperatury między dniem i nocą oraz uderzeniami meteorytów w Srebrny Glob.

MK: Na czym polega pozorne podobieństwo skał księżycowych i ziemskich?

JJ: Podzielę się pewną historią. Kiedy byłem studentem pierwszego roku na Uniwersytecie Wrocławskim otrzymałem zadanie pilnowania księżycowego bazaltu, który Amerykanie prezentowali w Muzeum Mineralogicznym uczelni w celach edukacyjno-promocyjnych. Obiekt był umieszczony w cylindrze ze szkła pancernego wzmocnionym metalową obudową. W spotkaniu inaugurującym wystawę udział wziął konsul generalny Stanów Zjednoczonych. Po wstępnych przemówieniach prof. Alfred Majerowicz, znany z dużego poczucia humoru badacz skał i mój późniejszy szef, wstał i zaprezentował identycznie wyglądający fragment bazaltu. Proszę sobie wyobrazić zdumienie amerykańskiego konsula, który, zmieszany, natychmiast zapytał, czy aby nie otrzymaliśmy tego okazu od Rosjan dysponujących przecież księżycowym materiałem skalnym z bezzałogowej wyprawy Łunochoda. Tymczasem zaprezentowany przez profesora Majerowicza bazalt pochodził z Dolnego Śląska, z okolic Lubania.

Bazalty księżycowe oglądane nieuzbrojonym okiem są często łudząco podobne do ziemskich. Różnicę widać dopiero pod mikroskopem, zwłaszcza w składzie chemicznym, choć warto od razu dodać, że ich skład zależy od miejsca, z którego zostały pobrane. Szczęśliwym trafem podczas misji Apollo 11 astronauci dostarczyli próbki skał z rejonu księżycowego równika, z obszaru nazywanego Morzem Spokoju. Znajdujące się tam bazalty okazały się znacznie bogatsze w tytan i chrom w porównaniu do swoich ziemskich odpowiedników. Niektóre przywiezione później próbki były już bardziej podobne pod względem składu chemicznego do ziemskich skał.

Duże zróżnicowanie składu chemicznego księżycowych bazaltów sugeruje co najmniej dwa źródła magmy, z której powstały. Zasadnicza różnica dotyczy wieku tych skał. Bazalty księżycowe liczą sobie od 4,2 do 1,2 miliardów lat. Tak stare bazalty na Ziemi się nie zachowały. To cenny materiał. Badanie skał księżycowych dostarczyło bowiem argumentów przybliżających nas do wyjaśnienia genezy Księżyca.

MK: Jest wiele spekulacji na temat historii powstania Srebrnego Globu. Która z nich wydaje się najbardziej prawdopodobna z naukowego punktu widzenia?

JJ: Dane z załogowych i bezzałogowych misji kosmicznych pozwoliły zbudować astronomiczne modele „narodzin” Księżyca. Zgodnie z nimi naturalny satelita Ziemi powstał 4,5 miliarda lat temu w wyniku zderzenia naszej planety z inną, nieco mniejszą, której nadano nazwę Thea na cześć matki Selene, uosabiającej Księżyc w greckiej mitologii. W wyniku kosmicznej katastrofy Thea dosłownie wyparowała, a z jej szczątków wymieszanych z materiałem proto-Ziemi powstał Księżyc. Ta teoria tłumaczy zarówno różnice, jak i podobieństwo składu chemicznego skał księżycowych i ziemskich. Musimy jednak pamiętać, że rozmawiamy o wydarzeniach, które zaszły miliardy lat temu, a kolejne odkrycia naukowców mogą dostarczyć nam nowych informacji pozwalających zweryfikować tę teorię.

MK: Czy wobec tego, spoglądając na Księżyc, widzimy „córkę” Ziemi?

JJ: Córkę proto-Ziemi i Thei. Powiedziałbym, że oglądamy też zamierzchłe dzieje Układu Słonecznego. Na przykład zastygły ocean magmy tworzący na Księżycu ciemne obszary, które za Galileuszem nazywamy morzami, kiedyś obecny był również na Ziemi, jako efekt „wielkiego bombardowania” meteorytami i dużymi fragmentami asteroidów między 3,8 a 3 mld lat temu. Ospowata powierzchnia Księżyca, zwłaszcza jego niewidocznej strony, jest świadectwem tamtych wydarzeń, po których na Ziemi nie ma już śladu. Z kolei jasne księżycowe wyżyny zbudowane są z najstarszych skał Układu Słonecznego, głównie z anortozytów i skał pokrewnych o wieku 4,5 mld lat. Patrząc na Srebrny Glob, możemy doświadczyć zatem naszej najodleglejszej przeszłości.

MK: Obrazu przeszłości, który jednak się od nas oddala…

JJ: Szacuje się, że Księżyc „ucieka” od Ziemi w tempie około 3,8 cm w ciągu roku. Niby niezbyt szybko, lecz w chwili powstania znajdował się w odległości zaledwie 24 tys. km od Ziemi (dla porównania odległośc ta wynosi obecnie 384 tys. km). Proszę sobie zatem wyobrazić, jak blisko musiał być i pięknie wyglądać jeszcze kilkaset milionów lat temu, choć oczywiście żaden człowiek nie mógł doświadczyć widoku owej ogromnej, rozświetlonej słonecznym blaskiem tarczy. Dlatego warto jak najczęściej spoglądać nocą w niebo i podziwiać Srebrny Glob, jedyny w swoim rodzaju ślad naszej geologicznej przeszłości.

MK: Dziękuję za rozmowę.

 

Skróty

Biuletyn Informacji Publicznej
Copyright © 2001-2019
Uniwersytet Śląski w Katowicach
Wszelkie prawa zastrzeżone.