Mesiac spolu so Slnkom sa stali predmetmi priamych pozorovaní už na úsvite civilizácie (Sumeri, Akkádčania, Mezopotámci, Egypťania). Zároveň boli symbolmi rôznych mýtov. Niektoré staré národy Mesiac považovali za božstvo. Záujem o Mesiac pretrval cez celé obdobie vývoja ľudstva až po súčasnosť.
Éra kozmických letov nepotvrdila nádeje ľudstva o zistení a následnom získavaní rôznych druhov surovín z povrchu blízkeho Mesiaca. Práve naopak. Kozmický výskum priniesol fakty o tom, že zloženie Mesiaca je v podstate zhodné so zložením Zeme. Pritom práve procesy, ktoré na Zemi spôsobili nahromadenie rôznych druhov surovín, najmä kovov (hydrotermálna aktivita, metamorfné procesy, zvetrávanie za spoluúčasti vody a i.), sa na horninách Mesiaca neuplatnili.
Tvar, veľkosť a vznik
Mesiac, podobne ako zemské teleso, je sploštený sféroid. Má nedokonale guľovitý tvar, pri čom objem Mesiaca je asi 50-krát menší ako objem Zeme. Pomer hmôt týchto dvoch telies slnečnej sústavy je asi 1 : 80 v prospech Zeme. Geofyzikálne merania dokázali, že hrúbka litosféry (pevného vonkajšieho horninového obalu) Mesiaca je asi 800 km, teda je podstatne hrubšia ako v prípade Zeme (8 až 60 km).
Výrazný posun v poznávaní Mesiaca prinieslo až použitie ďalekohľadu (G. Galilei, 1610). Potom poznávanie nášho vesmírneho suseda napredovalo veľmi rýchlym tempom. Táto etapa poznávania sa zavŕšila 22. júla 1969, keď na Mesiac dosadla prvá vesmírna loď s ľudskou posádkou. Prvé hmotné časti Mesiaca (horniny jeho povrchu s hmotnosťou 21 kg) po komplexnom laboratórnom štúdiu predstavovali prvé fyzické dôkazy o jeho zložení.
Vzdialenosť Mesiac – Zem je 364 400 až 406 730 km. Túto vzdialenosť kozmická loď prekoná za 60 – 70 hodín. Polomer Mesiaca je 1 738 km, Zeme 6 378 km. Najväčší význam na vysvetlenie základných fyzikálnych vlastností Mesiaca má zistený výrazný rozdiel v priemernej (t. j. vypočítanej) mernej hmotnosti. V prípade Mesiaca je to 3,344 g.cm-3, kým v prípade Zeme je to 5,517 g.cm-3. Mesiac nemá plynný, ani vodný obal.
Podobne, ako je to v prípade ďalších základných otázok vzniku planét slnečnej sústavy, aj v prípade Mesiaca je jeho pôvod interpretovaný nejednoznačne. Na jednej strane panuje všeobecný súhlas v tom, že materiál hmoty Mesiaca pochádza zo slnečnej sústavy. No predstavy, ako došlo ku vzniku Mesiaca, sa líšia i po realizovaní vedeckých projektov posledných desaťročí. Sú tri možné spôsoby vzniku Mesiaca. Prvým je, že Mesiac sa od svojho počiatku formoval ako samostatná planéta slnečnej sústavy zhlukovaním (akréciou) častíc hmloviny. Druhým, že Zem spolu s Mesiacom vznikli akréciou hmloviny slnečnej sústavy, pričom svoje orbity mali navzájom podmienené a takto od svojho vzniku fungovali ako binárny hviezdny systém. Treťou možnosťou je, že hmota Mesiaca sa oddelila od hmoty plášťa Zeme po jej vzniku a vydelení z jej jadra.
Povrch Mesiaca sa vyznačuje dvomi základnými morfologickými prvkami. Prvým sú pevniny, ktoré sú najstarším prvkom vo vývoji Mesiaca (vyše 4 miliardy rokov). Tvoria ich hlbinné horniny radu gabro – anortozit. Druhým základným morfologickým prvkom sú moria (mare). Sú to negatívne formy reliéfu Mesiaca vytvárané
bazaltovou lávou (v súčasnosti ide o bazalty).
Základné porovnanie
Mesiac, tento vytrvalý sprievodca Zeme pri jej pohybe a rotácii vo vesmírnom priestore, má medzi telesami slnečnej sústavy neopakovateľné vlastnosti. Medzi ne patrí aj to, že ako jediný prirodzený súpútnik svojho slnka, ktorým je v tomto prípade Zem, sa mu svojou stavbou v základných črtách podobá. Tá je zonálna, pričom hrúbka kôry a jadra sú oproti týmto zónam na Zemi odlišné. Dôležité je zistenie, že povrch privrátenej časti Mesiaca tvoria prevažne bazalty, kým povrch odvrátenej strany (no v súčasnosti už podrobne zdokumentovanej) tvoria svetlé (hlbinné) horniny. Typy hornín, ktoré tvoria kôru Mesiaca, sú identické, alebo podobné horninám na Zemi. Veľkú prevahu medzi identifikovanými minerálmi mesačných hornín majú minerály, ktoré sú známe z hornín Zeme. Medzi nimi sú len dva nové minerály, neznáme zo Zeme. Celkovo sa na Mesiaci eviduje výskyt asi stovky minerálov, zatiaľ čo na Zemi je ich asi 3 500. V mineráloch a horninách Mesiaca chýba voda v akejkoľvek forme. Znamená to, že počas vzniku Mesiaca nebola voda nikdy prítomná, a to i napriek tradovanému názvu moria, ktorým sa označujú rovné plochy na Mesiaci.
Tieto však podľa súčasných poznatkov predstavujú prevažne výplne kráterov bázickou, teda bazaltovou lávou, na ktorej je tenký poprašok regolitu. Pritom súčasne lunológovia (vedci študujúci Mesiac, podobne ako geológovia, ktorí študujú Zem) rozlišujú impaktové (dopadové) krátery a vulkanické krátery. Bazaltové moria predstavujú najmä výplne vulkanických kráterov. Zatiaľ čo Zem predstavuje živú a stále sa meniacu planétu, Mesiac je už vychladnutým telesom, ktorého jadro sa ešte pravdepodobne nachádza v plastickom stave. Mesiac už dospel do obdobia svojej
staroby.
Horniny
Vesmírne koráby projektu Apollo a následne sovietske automatické sondy dopravili na Zem niekoľko sto kilogramov hornín mesačného povrchu. Po nevyhnutnej karanténe a komplexnom spracovaní umožňujú dobrú predstavu o zložení Mesiaca. Ešte pred charakteristikou základných typov hornín Mesiaca je potrebné zdôrazniť, že horniny Mesiaca neobsahujú vodu (OH minerály), majú extrémne vysoký obsah titánu (do 7 hmotnostných percent), neobsahujú trojmocné železo, nepodobajú sa horninám meteoritov, ale v detailoch ani horninám Zeme.
Základné typy mesačných hornín možno zoskupiť nasledovne: Regolit je všeobecne používaný názov pre prevažne jemnozrnné (pod 1 mm) usadené horniny tvoriace povrch Mesiaca. Hrúbka regolitu je variabilná a pohybuje sa v medziach 0 – 20 m. Jeho najvrchnejšia časť (do pol metra) je sypká. Do hĺbky pozvoľne prechádza do kompaktných typov. Na zložení regolitu sa podieľajú najmä nasledovné minerály a ich úlomky: olivín, pyroxén, spinel, plagioklas, ilmenit, častice rýdzeho železa (najmä v regolite pevninských oblastí) a ďalšie. Súčasťou mesačného regolitu sú však aj nepravidelné bloky hornín centimetrových až metrových rozmerov, ktoré sú spravidla aspoň čiastočne zaborené do regolitu.
Regolit Mesiaca vznikol kombinovaným účinkom bombardovania mesačného povrchu meteoritmi a nánosmi kozmického prachu. V ranom vývojovom štádiu Mesiaca sa na jeho vzniku podieľali aj vulkanické bomby a ďalšie rôzne zrnité frakcie pyroklastických hornín (lapilli, sopečný prach). Nezanedbateľnú úlohu zohrali aj extrémne zmeny teploty počas 24 hodín (od +125 po -175 °C), čo predstavuje rozdiel 300 °C. Na vzniku regolitu sa podieľal aj slnečný vietor a ultrafialové žiarenie. Regolit sa z miesta svojho vzniku často pohybuje po svahoch, a to v oblastiach morí i kontinentov. Tým dochádza k jeho zmiešavaniu.
Charakteristickými súčasťami regolitu sú prevažne drobné úlomky trosky (pod 1 mm) a rôzne sfarbené guľôčky bazaltového skla. Vznikli pri impaktoch. Bazalty (čadiče) Mesiaca tvorí niekoľko základných typov, ktorých variabilita však nedosahuje variabilitu tejto horninovej skupiny na Zemi. Prítomnosť čadičov so všetkými znakmi dokazujúcimi ich pôvod vykryštalizovaním z roztavenej bázickej lávy dokumentuje, že aj Mesiac (alebo aspoň podstatná časť jeho telesa) prešla vývojovým
štádiom s teplotami 1 200 – 1 350 °C. Týmto zistením možno vývoj Mesiaca aspoň v základných črtách prirovnať vývoju Zeme počas jej geologickej histórie.
Zvláštny, na Zemi neznámy typ bazaltov Mesiaca, predstavujú takzvané KREEP bazalty. Označenie, ktoré sa všeobecne používa, je od skratiek K = kálium, REE = Rare Earth Elements (prvky skupiny vzácnych zemín) a P – phosphorus. Podľa niektorých autorov KREEP bazalty vznikli v raných štádiách formovania sa pevnej kôry Mesiaca.
Charakteristickými fenoménmi mesačných morí sú maskony. Ide o pochované, na povrch nevystupujúce telesá vysokých hmotností spravidla v centrálnych častiach morí kruhového tvaru. Niektorí autori ich po važujú za zvyšky kovových meteoritov zaborených do mesačnej kôry. Iní autori ich opisujú ako telesá magmatických hmôt, stuhnutých v prostredí mesačnej kôry, alebo sú to nahromadeniny rudných minerálov, ktoré poklesli na dno lávových prúdov morí v dobe ich kryštalizácie. Štúdium rozloženia veľkých maskonov má praktický význam – tieto telesá svojou vysokou hustotou vplývajú na dráhy umelých satelitov Zeme.
Hlbinné horniny mesačných pevnín (terrae) vznikali najmä v prvých štádiách chladnutia Mesiaca. Sú preto oproti bazaltom staršie (3,5 – 4,6 miliardy rokov). Tieto oblasti Mesiaca sa vyznačujú podstatne zložitejšou morfológiou povrchu, ako majú moria.
Prevládajúcim horninovým typom mesačných pevnín sú anortozity. Majú (podobne ako všetky horninové typy) plne vykryštalizovanú štruktúru, zrnitý charakter (2 – 4 mm), všesmernú textúru. Kryštalizovali v podpovrchových podmienkach. Skladajú sa z bázického plagioklasu bohatého na vápnik, anortitu s ojedinele prítomnými rudnými minerálmi. Horniny majú svetlú farbu, ktorá podmieňuje aj svetlejšie sfarbenie mesačných pevnín v porovnaní s mesačnými moriami.
Okrem anortozitov sa na zložení pevnín Mesiaca v rôznych podieloch zúčastňujú aj pyroxenity, melanokratné gabrá, aj peridotity. Sú to všetko plne vykryštalizované zrnité monominerálne (pyroxenity), či polyminerálne (gabrá a peridotity) horniny. V dôsledku panujúcich podmienok na Mesiaci v týchto horninách neprebehla ich sekundárna premena – hydratácia. Sú čerstvé.
Mesačné brekcie predstavujú poslednú prezentovanú skupinu hornín Mesiaca. Sú to sypké i stmelené horniny tvorené ostrohrannými, rôzne veľkými úlomkami bazaltov, ale aj hlbinných hornín (anortozity, pyroxeniny, gabrá a i.). Vznikli najmä pri impaktoch a tvoria vonkajšie časti okrajových valov impaktových kráterov.
Prof. RNDr. Dušan Hovorka, DrSc.
