Księżyc nie jest tak płaski jak go widzimy w pełni

Księżyc ma średnicę 3474 km, jednakże znajduje się średnio w odległości 380 tysięcy km od nas, więc dla naszych oczu wydaje się mimo wszystko niewielkim ciałem niebieskim. W pełni, gdy zwrócona ku Ziemi strona jest całkowicie oświetlona przez Słońce, nie jesteśmy w stanie dostrzec nierówności na jego powierzchni, która wydaje się nam bardzo płaska. Szczególnie, gdy obserwujemy go gołym okiem. Oczywiście nie chodzi tu o kulistość Księżyca, bo to nie podlega dyskusji, ale to jak pofałdowana jest powierzchnia tej kuli.

Zdjęcie Księżyca tuż po pełni. Cienie zaznaczają się na samej krawędzi, ale reszta globu wydgląda płasko. (fot: NASA)

Kiedy Księżyc nabiera przestrzenności?

Gdy Księżyc jest poza pełnią, a szczególnie w okolicy pierwszej i trzeciej kwadry, oświetlone krawędzie kraterów nadają mu trójwymiarowości. Na zdjęciach widać wtedy jeszcze lepiej cienie, które świadczą o przestrzenności. Jednak wciąż można się zastanawiać jak bardzo różne są wysokości poszczególnych miejsc na Księżycu, bo trudno nam w głowie przełożyć to co widzą oczy na rzeczywiste wysokości. Odpowiedź na to pytanie ułatwi wygenerowane zdjęcie, które trafiło 24 lipca na stronę Astronomicznego Zdjęcia Dnia NASA. Pokazuje ono jak bardzo pofałdowane są niektóre części powierzchni Księżyca i jak bardzo płaskie w porównaniu z nimi są tereny mórz księżycowych, czyli regionów zastygniętego bazaltu.

Mapa topograficzna pokazująca różnice w wysokościach na Księzycu. Po lewej strona widoczna z Ziemi, po prawej ta nie widoczna. (fot: NASA/LRO)

Różnice w wysokościach na stronie Księżyca widocznej z Ziemi średnio około 3 do 5 km i to ta strona jest pokazana na Astronomicznym Zdjęciu Dnia NASA. Jednak znacznie większe przewyższenia są po stronie z Ziemi niewidocznej. Dobrze ilustruje to mapa topograficzna, na której kolory wskazują różne wysokości na Księżycu. Różnica pomiędzy najwyższymi wzniesieniami i krawędziami kraterów na stronie niewidocznej z Ziemi, a dnem basenu uderzeniowego Biegun Południowy - Aitken to około 18 km.

Radarowa mapa wysokości dzięki instrumentowi LOLA

Astronomiczne Zdjęcie Dnia z 24 lipca 2024 r. to trójwymiarowy obraz widocznej z Ziemi powierzchni Księżyca. Obraz wygenerowany, gdzie skala wysokości jest mocno zmieniona, by podkreślić różnice w wysokości poszczególnych miejsc na powierzchni Srebrnego Globu. Podobnego typu mapy tworzy się w przypadku Ziemi, są też ich wersje wytłaczane w plastiku, które przydają się na lekcjach geografii.

Szczególnie duże wrażenie robi Morze Przesileń o średnicy 556 km, które otoczone jest wysokimi krawędziami wzniesień - nietrudno zauważyć, o którą formację geologiczną nam chodzi. Nie lądowała tam żadna z misji Apollo, teren był eksplorowany jedynie przez radzieckie lądowniki Łuna, z których jeden zabrał na Ziemię próbki skał. (fot: NASA/LRO/Ildar Ibatullin)

Dane wykorzystane do stworzenia takiego poczucia trójwymiarowości powierzchni Księżyca zebrane zostały przez instrument LOLA (Lunar Orbiter Laser Altimeter) w sondzie NASA LRO (Lunar Recoinassance Orbiter). Ta aparatura wykorzystana została także do zliczania kraterów, co przydało się do nakreślenia bogatej i obfitującej w zderzenia z meteoroidami geologicznej historii Księzyca.

LOLA jest podobnym instrumentem co MOLA używana na Marsie przez sondę Mars Global Surveyor na przełomie stuleci. Jednakże mapa wysokości stworzona przez LOLA jest kilkukrotnie precyzyjniejsza (dokładność pomiaru wysokości to 10 cm) i bazuje na 32 razy większej ilości zebranych danych. Obrazek pokazuje też różnorodność minerałów, które znajdują się na naszym naturalnym satelicie. Barwy wskazują miejsca gdzie występuje duża obfitość żelaza (kolor pomarańczowy) oraz glinu (kolor niebieski). Pod tym względem przypomina to pokolorowaną fotografię, którą w 1992 roku wykonała sonda Galileo zmierzająca na Jowisza.

Mapa różnorodności składu powierzchniowego Księżyca, wykonana na podstawie danych dostarczonych przez sondę Galileo w 1992 roku. (fot: NASA/JPL)

Mapa księżycowych wysokości a zdjęcia, które wykonano w misjach Apollo

Na zdjęciach, które wykonane zostały przez astronautów misji Apollo powierzchnia Księżyca nie jest oczywiście płaska, ale też odbiega to często od naszego wyobrażenia powierzchni zróżnicowanej wysokościami. Na zdjęciach widać wyraźnie wzniesienia, lecz wszystko jest bardzo gładkie. Zarówno, gdy oglądamy zdjęcia wykonane z orbity Księżyca jak i z jego powierzchni. To konsekwencja specyficznego oświetlenia, a także pokrycia powierzchni regolitem, który tworzy jednolitą warstwę. Nie ma na zdjęciach, poza skałami, także widocznych elementów, które według naszych zmysłów decydują o różnorodności powierzchni. Problematyczna ekspozycja zdjęć, która zamienia niebo w czarną bezgwiezdną pustkę również nie jest tu pomocna.

Widok lądownika Księżycowego z pewnej odległości. (fot: NASA/Apollo)

Powierzchnia Księżyca jawi się nam jako swojego rodzaju pustynia i to nawet nie kamienista, ze względu na dość jednolitą szaro-brązową kolorystykę powierzchni i trudne do wyróżnienia na zdjęciach formacje skalne, które znajdują się w większych odległościach od fotografa.

Źródło: APoD, inf. własna, NASA/LRO