Kdysi byly považovány za nezajímavé, s rozvojem pozorovací techniky se dostaly do popředí zájmu astronomů. Americký dokumentární cyklus

Litujeme, ale v současné době není pořad v iVysílání dostupný
Video není k dispozici

V temnotách Sluneční soustavy se pohybují tělesa geologicky a chemicky tak odlišná od naší Země, že jsou pro nás doslova bizarní. Na Sluneční soustavě je nejvíce překvapující její nesmírná rozmanitost. Kolem šesti z osmi planet Sluneční soustavy obíhají měsíce. Mnohé byly považovány za nezajímavé, ale v poslední době se dostaly do popředí zájmu astronomů. Tato takzvaná malá tělesa Sluneční soustavy jsou malá jen co do velikosti, ale nikoli do vědeckého významu. Jaká překvapení nás na nich asi čekají?

Stále nové měsíce

Některé z měsíců sluneční soustavy Sluneční soustava byla vždy úrodnou půdou pro spisovatele science fiction. Avšak s rychlým pokrokem astronomických přístrojů a kosmických sond s překvapením zjišťujeme, že skutečnost je barvitější. Většina měsíců obíhá svou planetu stejným směrem, jako planeta rotuje, ale některé ji obíhají opačně. Rychlejší bližší předbíhají pomalejší vnější. Téměř půl století se věřilo, že je ve Sluneční soustavě pouze 32 měsíců. Dnes víme, že největší z nich je měsíc Jupiteru Ganymedes, který je větší než planeta Merkur. Za nejmenší byly považovány měsíce Marsu Phobos a Deimos. Ale najednou se s objevy nových měsíců doslova roztrhl pytel. Jen v roce 2007 vědci ohlásili objev 20 nových měsíců u Jupiteru, jednoho u Saturnu a tří u Neptunu. Astronomické dalekohledy byly vybaveny detektory s takzvanými CCD snímači. Jsou to v podstatě digitální fotoaparáty, které má v dnešní době téměř každý. Pro astronomy je obtížné stanovit přesný počet měsíců ve Sluneční soustavě. Jak jsou snímače stále citlivější a dalekohledy stále výkonnější, přibývají objevy dalších měsíců.

Měsíce dělíme na dvě odlišné skupiny. Ty, které obíhají jako náš Měsíc po téměř kruhové oběžné dráze zhruba v rovině rovníku planety, jsou pravidelné měsíce. Náš Měsíc vznikl srážkou mladé Země s tělesem o velikosti Marsu, ale všechny ostatní pravidelné měsíce se zrodily procesem nazývaným akrece – shlukováním a stmelováním částeček plynů a prachu obíhajících mateřskou planetu. Příkladem pravidelných měsíců jsou měsíce Jupiteru, které objevil už Galilei: Io, Europa, GanymedesCallisto. Materiál, ze kterého vznikal Jupiter, byl v prostoru trochu protažený a ze vzdálenějších zbytků vznikly akrecí měsíce. Nepravidelné měsíce obíhají svou planetu po dráze, která je vůči jejímu rovníku značně skloněná. Mnohé z nich se pohybují po zpětných neboli retrográdních oběžných drahách, na nichž se pohybují v opačném smyslu, než rotují planety. Příkladem je Phoebe, měsíc Saturnu objevený před více než sto lety. Vznikl zřejmě v jiné části Sluneční soustavy a byl později zachycen gravitací planety.

Zápas mezi Marsem a Phobosem

Znázornění Lagrangeových bodů pro planetu, kolem níž obíhá jeden měsíc. Body L1 a L2 leží na hranici Hillovy sféry. (foto: Xander89, wikimedia.org) Všechny měsíce obíhají v gravitačním dosahu své mateřské planety. Hranice drah měsíců kolem planety se nazývá Hillova sféra. Tuto oblast stabilních drah definoval koncem 19. století americký astronom a matematik George William Hill z Cambridge na základě práce francouzského astronoma Roche. Hillova sféra je oblast kolem planety, ve které přitažlivost planety převládá nad přitažlivostí Slunce. Marsovy měsíce Deimos a Phobos se ale uvnitř Hillovy sféry pohybují velmi odlišně. Deimos se za rotací planety opožďuje, takže jej vzájemné slapové síly odstrkují dál a dál do prostoru. Oproti tomu Phobos obíhá okolo Marsu rychleji, než trvá doba rotace Marsu. Tyto malé měsíce objevil americký astronom Asaph Hall v roce 1877. Pojmenoval je podle synů řeckého boha války Area neboli u Římanů Marta. Phobos zosobňoval strach a Deimos hrůzu. Phobos obíhá po spirále smrti ve vzdálenosti 5760 kilometrů od povrchu Marsu. Je blíž ke své mateřské planetě než kterýkoli jiný měsíc ve Sluneční soustavě.

Kdyby byl náš Měsíc stejně tak blízko k Zemi, vypadal by dvacetkrát větší. Jeho oběžná doba by se počítala na hodiny a ne dny jako nyní, a za úplňku by vyplnil oblohu. Příliv a odliv v oceánu by stoupaly a klesaly ne o metry, ale o desítky metrů. A Měsíc by se za této situace mohl se Zemí srazit. Problém Phobosu je způsoben procesem známým jako sekulární zrychlení. Jak Phobos obíhá rychleji, než se Mars otáčí kolem osy, slapové síly jej přitahují stále blíž k povrchu planety. Zápas mezi Marsem a Phobosem se svou dynamikou podobá hře s přivázaným míčem. Představte si, že míč je měsíc, tyč je Mars a provaz mezi tyčí a míčem představuje gravitační působení planety. Vidíme, že gravitace přitahuje měsíc, a tím jej urychluje. Měsíc obíhá stále rychleji po stále kratší a bližší dráze, až se tyče dotkne. Přesně to se odehrává i s Phobosem. Ten okolo Marsu obíhá rychleji, než planeta rotuje. Slapová interakce přitahuje Phobos stále blíž a blíž a urychluje jej na jeho dráze. Očekává se, že za nějakých 50 milionů let bude přitažen tak blízko, až do Marsu narazí, a to bude jeho konec jako měsíce.

Deimos A naopak Deimos, který je od Marsu dál, planetu obíhá pomaleji, což způsobuje odmotávání lana na opačnou stranu a Deimos se od Marsu stále víc vzdaluje. Deimos se působením přitažlivosti Slunce může nakonec úplně vymanit z přitažlivosti Marsu, který tak zcela přijde o své měsíce. Protože Phobos obíhá rychleji, než Mars rotuje, zdá se, že nad obzor planety vychází na západě a zapadá na východě. Místo aby se planeta otáčela rychle pod ním, jako u našeho Měsíce a většiny ostatních, které vycházejí na východě a zapadají na západě, závodí s rotací planety. Vychází totiž na západním obzoru a ubíhá zapadnout na východní. Bude trvat ještě 50 milionů let, než Phobos přestane existovat. Ještě předtím může být užitečný pro případnou kolonizaci Marsu. Spisovatel science–fiction Arthur C. Clarke přišel s touto myšlenkou v knize Marťanské písky. Ke kolonizaci Phobosu sice není žádný přímý důvod, ale jeho blízkost k Marsu z něj dělá přirozenou základnu. Je mnohem snadnější přistávat na Phobosu, který nemá žádnou přitažlivost, než zápasit s přitažlivostí Marsu při přistávání na jeho povrchu.

Měsíce obřích planet

Obří planety vnější Sluneční soustavy svou monstrózností trápí představivost mnoha myslitelů od Galilea až po Stanleyho Kubricka. Ve skutečnosti by se pokus o jejich zkoumání lidskou posádkou rovnal sebevraždě. Ale měsíce těchto obrů mohou poskytnout mnohem slibnější pole pro průzkum a snad i dokonce pro budoucí kolonizaci. Jsou tito zajatci přitažlivosti Jupiteru nepřátelskými světy s malou šancí na udržení života? Nebo by naopak mohly poskytnout bezpečné útočiště budoucím generacím planetárních průzkumníků? Donedávna se o měsících plynových a ledových obrů vědělo velmi málo. Mnoho z nich zůstávalo skryto v záři svých mateřských planet. Dnes moderní dalekohledy a kosmické sondy odhalují prostory s mnoha měsíci – od světů podobných kulovým planetám, až po ty, které se kouli ani zdaleka nepodobají a mají jen kilometrové rozměry.

Callisto Jupiter, největší planeta Sluneční soustavy, je doslova magnetem na měsíce. Před asi 4,5 miliardami let vznikl z mohutného prachoplynného oblaku, který se začal hroutit do sebe. Stejným procesem – akrecí – začala vznikat soustava Jupiteru. Samotná planeta sice spotřebovala téměř všechen rotující plyn, přesto ale i jen nepatrné zbývající procento postačilo k vytvoření malých vírů v dosahu její gravitace. A z nich časem akrecí vznikly měsíce Io, Europa, Ganymedes a Callisto. Velká gravitace Jupiteru začala časem přitahovat i další nepatrné zbytky pocházející z počátků Sluneční soustavy. Obří planety vznikly z obrovského oblaku plynu. Pak začaly sbírat množství malých zbytků z doby vzniku Sluneční soustavy, a z některých se staly jejich satelity. Ověřený počet objevených měsíců Jupiteru je 66, několik dalších čeká na potvrzení, ale objevům malých měsíců určitě není konec.

Pokud byste mohli z okraje plynné atmosféry Jupiteru pozorovat nebe, viděli byste velkolepý tanec jeho měsíců. Pozorovat jeho měsíce by bylo nádherné. Při každém druhém východu Io bychom ve stejnou dobu viděli i vycházející Europu. Při každém čtvrtém východu Io by se přidal i vycházející Ganymedes. Jednoho ze členů této Jupiterovy družiny velká gravitace planety drtí tak, že doslova vymačkává žhavé magma z jeho nitra. V únoru 2007 míjela měsíc Io planetární sonda New Horizons, jejímž cílem je roku 2015 Pluto.

Jupiterův Io

Pioneer 10-11 Io má velikost našeho Měsíce a obíhá 422 000 kilometrů nad povrchem planety. Od ostatních měsíců Jupiteru se Io odlišuje nápadným vulkanismem. Kamery sondy zachytily žhnoucí lávu vylévající se po celém povrchu Io. Obrovský chomáč vyvrženého sopečného popelu vystoupal více než 300 kilometrů nad povrch měsíce. Měsíc Io nese jméno jedné z milenek a milenců římského boha Jupitera, jako všechny pravidelné Jupiterovy měsíce, které v roce 1610 objevil Galileo Galilei. O sopečnou aktivitu měsíce Io, kterou poprvé registroval zblízka Pioneer 11 v roce 1974 a o pět let později Voyager 1, se vědci zajímají už po celá desetiletí. Io ztrácí asi tunu materiálu za sekundu. Je to pozoruhodný proces. Io je příliš malý, aby ještě měl tekuté jádro z doby svého vzniku. Jeho ohřívání musí proto způsobovat nějaký jiný proces. Měsíc je na své oběžné dráze stlačován, trhán a ohříván gravitací Jupiteru. Tento proces označujeme jako slapový ohřev. Mohutná přitažlivost Jupiteru způsobuje tření uvnitř jádra měsíce. Stejně jako se zahřeje studený kus hlíny, když jej sochař hněte. Podobně i Jupiter neustále přetváří své vlastní veledílo. Jak se měsíc zahřeje účinkem slapových sil, stává se poddajnějším. Je plastický asi jako jíl, a proto může být deformován gravitací Jupiteru. Na povrchu měsíce je hornina chladná a tvrdá, takže při rychlém rozpínání praská. Ale uvnitř, kde je teplo, se může doslova roztahovat, téci a být hnětena přitažlivostí své mateřské planety.

Osm pravidelných měsíců má téměř kruhovou oběžnou dráhu. Aby mohlo vzniknout teplo slapovým ohřevem, musí měsíc planetu obíhat po protáhlejší dráze, na které se jeho vzdálenost od planety během jednoho oběhu značně mění. Jediný způsob vzniku takové excentrické dráhy je rušivé působení jiného měsíce. Měsíc se při pohybu po výstředné oběžné dráze k planetě střídavě přibližuje a vzdaluje. Účinek gravitace planety se tak snižuje a zvyšuje a vznikající slapové síly měsíc hnětou a deformují. Navíc je měsíc Io v dráhové rezonanci se svými společníky, měsíci Europou a Ganymedem. Mezi Jupiterem a Io se vytváří vzájemný synchronní vztah, ale Europa a Ganymedes tahají Io opačnými směry. Na měsíc Io působí tedy gravitace z různých směrů, takže jej neustále střídavě natahuje a stlačuje. Příčinou silné vulkanické aktivity na měsíci Io je tedy slapový ohřev. A sopky na jeho povrchu vytvářejí obrovský oblak plynu, který je pětsetkrát větší než Jupiter.

Io Tento velký oblak, který se rozpíná kolem Jupiteru, objevil roku 1990 profesor Michael Mendillo se svým týmem z Bostonské univerzity. Byli prvními, komu se jej podařilo zobrazit, odhalit jeho původ a také mechanismus, který mu zajišťuje trvalou existenci. Vulkány Io neustále vyvrhují plyny, které by tomuto měsíci mohly vytvořit atmosféru. Proč ji tedy nemá, když jsou všechny sopky činné už po celé věky? Protože je to tak malý měsíc, že jeho slabá gravitace plyny neudrží, a ty se dostávají do magnetosféry Jupiteru. Důležitým prvkem v dalších úvahách je sodík. Tvoří sice jen pět procent materiálu, který měsíc vyvrhuje, ale je-li excitován, vydává žluté světlo, dobře viditelné pozemními dalekohledy. Sodík se proto běžně používá v pouličních lampách v mnoha městech po celém světě. Částice oblaku neutrálních atomů síry, kyslíku, sodíku a draslíku z velmi řídkých horních vrstev atmosféry měsíce Io jsou bombardovány fotony světla ze Slunce a elektrony v silném magnetickém poli Jupiteru. Soubor elektronů, iontů a neutrálních částic vytvářejí plasma, unášené a postupně urychlované magnetickým polem Jupiteru. Je to stejné, jako kdyby se rozjely na kolotoči. Magnetické siločáry, které vedou mezi póly magnetického pole, každou chvíli zachytí atom sodíku spolu s vyraženým elektronem. A nyní jsou v oblaku plazmatu kolem Jupiteru i se všemi ostatními ionty a elektrony, které byly zachyceny už dříve. Ionty a elektrony navzájem rekombinují a jako neutrální už nejsou drženy magnetickým polem, z něhož unikají s mnohem vyšší rychlostí. A ta je dostatečná k úniku od Jupiteru. Vytvářejí největší stále pozorovatelný oblak plynu ve Sluneční soustavě. Kdybychom tuto mlhovinu mohli vidět pouhým okem, měla by na noční obloze rozlohu jako dvanáct měsíců.

Mendillo a jeho tým z Bostonské univerzity zkonstruovali speciální dalekohled, aby ji mohli pozorovat. Ke sledování velkého zorného pole nepotřebujete žádnou velkou čočku. Stačí vám docela obyčejný přístroj. V roce 1991 sice použili běžný dalekohled, ale jeho detektor byl velmi důmyslný a na svou dobu revoluční: byl totiž digitální. S obrázkem, který je tvořen čísly, můžete provádět celou řadu operací. Vědci věděli, že se v oblaku vyskytuje sodík. Sodík je přítomen také v zemské atmosféře. Porovnali tedy digitální snímky atmosfér Jupiteru a Země a získali tak snímek oblaku. Bylo by to velmi obtížné, kdyby měli jen dvě fotografie na papíře, ale nyní, když mají tyto digitální záznamy, mohou snímky zpracovávat novým revolučním způsobem. I když by byl měsíc Io jistě ohromně zajímavým cílem pro kosmické sondy, jeho nepřátelské prostředí to zřejmě vylučuje. Dokonce i jen přistání by bylo mezi stále nově vznikajícími trhlinami obtížné.

Europa

Europa Ale kolem Jupiteru obíhá ještě další měsíc, na který bychom měli zaměřit svou pozornost. Europa je jedním z nejúchvatnějších a nejzáhadnějších těles. Nepodobá se žádnému jinému objektu ve Sluneční soustavě, a tedy samozřejmě také ničemu na Zemi. Celý povrch měsíce je pokryt ledem s charakteristickými trhlinami, někde hladký a jinde s chaoticky navršenými krami. Europa sice obíhá 625 000 kilometrů od povrchu planety, což je dvakrát dál než Io, ale je rovněž formována gravitačními silami jiných těles. Dominantní je mohutný Jupiter. Díky své hmotnosti působí jako věčný milenec, přitahující k sobě zdráhající se Europu. Ta mu odolává vlastní soudržností a oběhem kolem Jupiteru vytváří trvalý vztah na vzdálenost stovek tisíc kilometrů. Europu však nepřitahuje jen Jupiter. Menší měsíc Io i větší bratranec Ganymedes přitahují Europu z různých směrů. Působí zde podobná dráhová rezonance, která má tak dramatický dopad na Io. Nicméně výsledky na vzdálenější Europě jsou odlišné.

Její povrch je chladný, má průměrnou teplotu kolem sta Kelvinů, tedy mínus 170 stupňů Celsia. Avšak i zde působí slapové vyhřívání. A tak z nitra na povrch Evropy může vytékat to, čím je pro nás tento měsíc tak vzrušující – voda. Voda z oceánu vytéká na zmrzlý povrch, ale nepředstavujte si jej, jako když lední rolba dělá kluziště! Oceán na Europě má hloubku asi 15 až 25 kilometrů. Voda byla kolébkou života na Zemi. Mohla by jí být i na Europě? Nebo na jiných měsících? Oceány na ledových měsících by možná mohly hostit život. Navíc je Země asi relativně vzácná, ale ledové měsíce jsou zřejmě hojné.

Povrch Europy V únoru 2007 se kosmické sondě New Horizons na její cestě k Plutu a do vzdálených končin Sluneční soustavy podařilo proletět dost blízko Europy a odeslat skvělé snímky. Když Slunce vychází nebo zapadá za Europou, stíny na jejím povrchu zviditelní obrovské geologické struktury přezdívané „kruhy v obilí“. Jsou velmi rozlehlé. Pokud byste se pokusili projet napříč jedním kruhem, velmi pozvolna byste klesali několik desítek metrů do obrovské prohlubně. A na druhé straně byste opět stoupali nahoru. Podobnost kruhů v „obilí“ na Europě s těmi záhadnými, které občas zdobí krajinu na Zemi, končí, když si uvědomíte jejich velikost – průměr každého z nich na Europě je tři až pět tisíc kilometrů. Jsou příliš mělké a stejnoměrné, než aby mohly mít impaktní původ. Krátery po planetkách a kometách mají různou velikost i tvar, ale „kruhy v obilí“ na Europě si jsou geologicky nápadně podobné. Přestože to zatím není prokázáno, zdá se, že příčinou může být opět velká hmotnost Jupiteru.

Ledový příkrov Europy není asi spojen s jádrem měsíce. Spíše je to ledovec plovoucí na oceánu. V polární oblasti je nějakým způsobem gravitací Jupiteru zformován kruh, který je pak po stovky tisíc let pomalu tažen směrem k rovníku. Takto se vytváří řada „kruhů v obilí“ klesajících od pólů směrem k rovníku. Pokud má příkrov na Europě podobnou strukturu jako plující ledovce na Zemi, bude většina ledu sahat hluboko pod hladinu oceánu. Pro budoucí průzkum to má dalekosáhlé důsledky. Pod hladinou oceánu musí být osm až devětkrát větší množství ledu, aby se mohl vytvořit současný členitý reliéf na povrchu. Pokud má „ledovcová“ teorie pravdu, bude velmi těžké se provrtat k oceánu pod silným příkrovem ledu. Pro přípravu přistání na povrchu Europy bude proto velmi důležité radarové a ultrafialové snímkování. Budoucí průzkumníci budou muset vyhledat místo, kde oceán vytryskl prasklinou na povrch, a tam se pokusit se do něj ponořit.

Mezistanice Ganymedes

Ganymedes Astronauté si však nemusejí zřídit stanici na Europě, ale na Ganymedu. Tak jako Phobos by mohl při průzkumu Marsu sloužit jako mezistanice, může Ganymedes posloužit stejně v soustavě Jupiteru. Ganymedes je větší než planeta Merkur, jeho přitažlivost se zemské blíží nejvíc ze všech měsíců ve Sluneční soustavě. Je sice v dráhové rezonanci s Io i Europou, je však už od Jupiteru dost daleko, takže je jeho slapovými silami ovlivňován výrazně méně. Na Ganymedu můžete přistát v nějakém pěkném velkém kráteru a vystavět základnu pod kupolí chránící před nabitými částicemi z magnetosféry Jupiteru. Můžete tak vytvořit poměrně bezpečné místo ke studiu nejen samotného Ganymeda, ale i celé Jupiterovy soustavy. Ganymedes je zatím jediný měsíc ve Sluneční soustavě, u kterého vědci zjistili magnetické pole. A to může mít jen proto, že má dostatečnou hmotnost a žhavé vnitřní jádro. Jeho hmotnost je zřejmá, ale odkud pochází teplo? Ganymedes je ovlivňován slapovými silami vyvolávanými měsíci Io a Europou. Ale měření jeho oběžné dráhy ukazují, že je dostatečně kruhová, aby nedocházelo k jeho stlačování a roztahování. Zdá se, že nějaká událost v minulosti nepatrně změnila jeho oběžnou dráhu. Je možné, že dříve byla výstřední, takže se v nitru Ganymeda vytvořilo dostatečné množství tepla, aby se jeho jádro rozžhavilo. Nedávný průlet sondy New Horizons soustavou Jupiteru přinesl vzrušující pohledy na divy, které čekají na tolika odlišných měsících. Vědci se už těší na den, kdy přistávací modul na jeden z nich dosedne a začne odhalovat tajemství těchto záhadných světů.

Malý obr Enceladus

Enceladus Další ledový měsíc obíhá kolem plynného obra Saturnu. Je příliš malý, aby si udržel vlastní atmosféru, to mu však nebrání, aby neničil atmosféru své mateřské planety. Přestože je Enceladus opravdu malý, je pojmenován po jednom z obrů z řecké mytologie. Kolem své mateřské planety obíhá po výstředné oběžné dráze. Slapové síly Saturnu jej mačkají a hnětou a v jeho jádru tím generují teplo. Ale na rozdíl od Io nechrlí roztavený materiál, jenž by vytvářel obrovský plynový oblak. Ani se na jeho povrch nevylévá voda jako na ledové Europě. Enceladus je zajímavý tím, že vyvrhuje do atmosféry Saturnu ledové páry. Není to projev vulkanismu, jsou to spíše jakési gejzíry. Vodní pára se pak pohybuje po oběžné dráze kolem drobného měsíce, ale po čase ji přitažlivost Saturnu stáhne k sobě.

Protože Michael Mendillo a jeho tým na Bostonské univerzitě měli už své zkušenosti s oblakem Io, začali rovněž zkoumat působení Enceladu na atmosféru Saturnu. Ukazuje se, že voda je úžasný katalyzátor rekombinace iontů a elektronů. Před letem sondy Cassini vědci spoléhali na počítačové modely atmosféry Saturnu. Modely udávaly, že planeta by měla mít velmi silnou ionosféru. Sonda Cassini však zjistila, že ionosféra je oproti předpovědím desetkrát slabší. Zdá se, že ledové páry vyvržené Enceladem nabité částice v ionosféře Saturnu neutralizují. Vědci tak zcela náhodně objevili účinek, jaký může mít vodní pára i na zemskou atmosféru. Když v roce 1973 NASA vypustila kosmickou laboratoř Sky Lab, odstartovala svou poslední obří raketu Saturn 5, pocházející ještě z programu letů na Měsíc. Dosud nikdy nestartovala kosmická raketa, která měla motory zapálené až do výšky ionosféry. Obří raketový motor vypouštěl do ionosféry tunu vodní páry za sekundu a výrazně ji narušil. V ochranné ionosféře Země tím vznikla zející díra. Po přibližně 24 hodinách se atmosféra opravila sama.

Avšak u Saturnu, kde Enceladus vypouští do jeho atmosféry šest tun vody za sekundu, jsou dlouhodobé účinky významné. Není třeba se obávat, že by Enceladus mohl své mateřské planetě ionosféru úplně zničit. Ale i tak tento drobný měsíc, který má průměr jen asi 500 kilometrů, přitáhl pozornost vědců. Zatímco jedni vědci připravovali sondy k Phobosu a Europě a jiní studovali údaje z Titanu, Encelada a Io, podařilo se dalším objevit doslova celou novou sadu měsíců. Před rokem 1990 jsme ve Sluneční soustavě znali celkem 34 měsíců. Převážně to byly měsíce pravidelné, které, podobně jako náš Měsíc, obíhají svou mateřskou planetu ve směru jejího otáčení. Jen několik z nich patřilo do kategorie nepravidelných měsíců. Ty se pohybují po protáhlých, často nakloněných oběžných drahách, a to v opačném směru než jejich mateřská planeta. Některé vypadají jako letící brambory a jiné jako neforemné hroudy. Objevit je bylo obtížné, protože jsou velmi malé a obvykle i dost tmavé. Nástup digitální fotografie a použití citlivých snímačů změnily během desetiletí celou sestavu měsíců.

Nepravidelné měsíce

Phoebe Doktor Brett Gladman z univerzity v Britské Kolumbii objevil svůj první nepravidelný měsíc v roce 1997 na palomarské observatoři. Od té doby našel ve Sluneční soustavě dalších 17 těles. Objekty ve vnější části Sluneční soustavy můžete objevit pozorováním jejich pohybu na pozadí hvězd a galaxií, které se nepohybují. Pokud pořídíte snímek oblohy, počkáte hodinu a uděláte další snímek téže části oblohy, žádná hvězda v galaxiích se na snímcích nepohne, ale vzdálené objekty ve vnější Sluneční soustavě svou polohu zřetelně změní. Porovnáním obou snímků uvidíte tyto objekty jako pohybující se tečky. Vyfotografovaným objektem může být kometa či planetka – a nebo, pokud obíhá planetu po zpětné oběžné dráze, je to nepravidelný měsíc. Nepravidelné měsíce se od pravidelných liší podstatnou vlastností. Byly totiž na rozdíl od těch pravidelných zachyceny přitažlivostí planety. Vznikly nezávisle na současné hostitelské planetě z úlomků, ze kterých se původně tvořila Sluneční soustava. Klasickým příkladem je největší nepravidelný měsíc Saturnu Phoebe. Měsíc Phoebe obíhá kolem Saturnu velmi daleko po zpětné oběžné dráze, která je velmi eliptická a nakloněná. Snímky pořízené sondou Voyager naznačují, že to je zachycená planetka. Díky sondě Cassini víme, že je to těleso velmi bohaté na vodní led. To do značné míry vylučuje pás planetek mezi Marsem a Jupiterem. Proto by Phoebe mohla docela dobře pocházet z Kuiperova pásu, který se rozprostírá u vnější hranice Sluneční soustavy. Kuiperův pás je plný úlomků a zbytků z doby vzniku Sluneční soustavy.

Další teorie navrhuje něco zcela jiného. Phoebe vznikla na samostatné oběžné dráze okolo Slunce, ale pak byla zachycena na oběžnou dráhu okolo Saturnu, zatímco většina těles, která vznikla blízko Saturnu, byla buď Saturnem pohlcena, nebo byla ze Sluneční soustavy vymrštěna. Měsíc Phoebe by pak mohl vzniknout z pozůstatků nějaké protoplanety, které kroužily v blízkosti Saturnu v době jeho zrodu. Je možné, že je vytvořen z odlišného materiálu, než některé z nepravidelných měsíců Jupiteru. To by byla pro astrogeology příležitost rozlišit a porovnat různé složky, které byly u zrodu těchto dvou plynných obrů.

Existují tři hlavní teorie, jak Phoebe a další nepravidelné měsíce mohly přijít o svou nezávislost. Dvě naznačují, že nepravidelné měsíce byly zachyceny ještě během vzniku Sluneční soustavy, kdy se v planetách právě hromadil plyn a různé úlomky. Teorie brzdění plynem je z nich nejjednodušší. Do směsi hustých plynů, které vířily okolo vznikající planety, vletěla kometa či planetka. Víme, že obří planety si ve velkém akrečním disku kolem sebe vytvořily vlastní systém pravidelných oběžnic, který připomínal malou Sluneční soustavu. Plyn a prach přítomný v akrečním disku planet mohl v odlehlejších oblastech navíc způsobovat tření, které samostatně vzniklé prolétající zárodky planet, zvané planetesimály, trochu zpomalilo a zachytilo. Druhá teorie je jen obměnou té první. Někdy se nazývá teorií přitažení. Místo brzdění při průchodu plyny v akrečním disku, byl prolétající objekt přitažen na oběžnou dráhu okolo vznikající planety její rostoucí gravitací.

Obě tyto teorie vysvětlující zachycování těles platí pro Jupiter i Saturn, protože směs jejich materiálů byla dostatečně hmotná, aby mohla zpomalit a zachytit tělesa prolétající v jejich blízkosti. Jak tomu ale bylo u ledových obrů Neptunu a Uranu? Ty v důsledku extrémního chladu vznikaly mnohem pomaleji a je těžké věřit, že by jejich ledová akreční směs byla dostatečně hmotná, aby mohla zachytávat prolétající tělesa. Avšak oba ledoví obři své nepravidelné měsíce mají. A proto vznikla třetí teorie nazvaná interakce tří těles. Mnoho objektů je tvořeno více než jedním tělesem. Obvykle je to dvojice těles, která mají obě víceméně stejnou velikost – takzvaný binární pár. Po dráze kolem dominujícího tělesa obíhají dvě tělesa zhruba stejné velikosti, která se pohybují po společné oběžné dráze a okolo bodu v jejich hmotném středu, který se nazývá barycentrum. Binární pár těles může existovat, pokud jsou obě tělesa dostatečně blízko barycentra, aby je třetí větší těleso nemohlo od sebe oddělit. Pokud je ale jedno z těles podstatně větší než druhé, pak má mnohem hmotnější třetí těleso větší šanci, že je od sebe oddělí. Menší těleso má tendenci obíhat po delší oběžné dráze než je dráha většího tělesa. Menší těleso se tak dostane k planetě dost blízko, aby k ní mohlo být přitaženo, zatímco druhé bude odmrštěno na nezávislou oběžnou dráhu.

Tvrdohlavý Triton

Voyager 2 Jeden podivný měsíc se ale dvěma základním kategoriím vzpírá. Je to Triton, který obíhá Neptun po zpětné dráze, tedy proti směru otáčení planety. To by jej řadilo mezi nepravidelné měsíce, jenže je kulatý a obíhá v blízkosti rovníku po téměř dokonale kruhové oběžné dráze, což jsou zase klasické vlastnosti pravidelných měsíců. Nadto také chrlí záhadné ledové chuchvalce s jistými náznaky, že kdysi byl, nebo možná stále je, vulkanicky aktivní. Než se sonda Voyager 2 vydala do vnější Sluneční soustavy, byl měsíc Neptunu Triton považován za geologicky mrtvou kouli horniny o velikosti skoro našeho Měsíce. Když však sonda odeslala snímky odhalující nejen svět s horami, liniemi zlomů a prasklin, které indikovaly tektonický pohyb, ale i překvapivě mocnou vrstvu atmosféry, byli vědci ohromeni. Geologické síly obvykle spojované s teplejšími a většími planetami by mohly působit i na zamrzlém měsíci. Sonda Voyager v roce 1989 nedetekovala na Tritonu žádné aktivní sopky. Na jeho povrchu však pravidelně vybuchovaly gejzíry jako na měsíci Enceladus planety Saturn. Na Tritonu je ohromující nejen to, že na něm probíhají některé jedinečné geologické procesy, ale i to, že na něm vůbec probíhají, přestože je to nepravidelný měsíc.

Jak se mohlo těleso o velikosti Tritonu zpomalit natolik, aby neprošlo atmosférou Neptunu, pokud by přímo nenarazilo do ledové planety? Odpověď můžeme najít v kasinu. Neptun a Triton sázejí, podobně jako hráči rulety, na kurzy a věří ve štěstí. V ruletě lze sázet několika způsoby. Každý z nich má jiný kurz a podobně jako u většiny hazardních her platí, čím vyšší kurz, tím vyšší výhra se vyplácí. Existují přinejmenším tři možné způsoby, jak mohl být Triton Neptunem zachycen. Všechny tři hypotézy jsou fyzicky možné, ale první, hypotéza brzdění plynem, je nejméně pravděpodobná. Jednoduše proto, že doba, po kterou měl Neptun plynový a prachový disk, který mohl zachytit těleso pradávného Prototritonu, byla velmi krátká, a proto i šance přitáhnout jej byla velmi malá. Je to jako zelená nula na ruletovém stole. Mnohem pravděpodobnější je možnost, že Prototriton kdysi v minulosti narazil do nějakého pravidelného středně velkého ledového měsíce a výsledkem této srážky byl Triton. Je to jako sázet na první třetinu čísel na ruletovém stole. Máte tak třetinovou šanci, že vyhrajete. Největší pravděpodobnost výhry dává sázka na sudá nebo lichá čísla. Máte poloviční šanci, že vyhrajete.

Triton Nejlepším řešením pro zachycení Tritonu je hypotéza binárního zachycení. V Kuiperově pásu totiž byly tisíce objektů se správnou velikostí, které byly v binárním vztahu třeba i s ještě větším objektem, a Neptun mohl jeden z nich zachytit. Nikdo přesně neví, jaké číslo platilo v době vzniku Sluneční soustavy, kdy byl Triton zachycen Neptunem. Ale od počátku, kdy se stal nepravidelným měsícem Neptunu, začal pohlcovat všechno, co se mu dostalo do cesty. Neptun nemá příliš pravidelný systém oběžnic. Předpokládá se, že zachycení Tritonu vedlo k narušení jinak pěkného pravidelného systému podobného těm, které mají ostatní velké planety. Vypadá to, jako kdyby se Triton zlobil kvůli ztrátě svobody. Ale odkud tento tvrdohlavý měsíc pochází?

Sonda Voyager 2 zjistila, že hustota Tritonu se téměř shoduje s hustotou Pluta. To naznačuje příbuznost, kterou si žádný jiný pravidelný měsíc nemůže nárokovat. Možná, že Pluto i Triton jsou objekty, které vznikly v Kuiperově pásu. Vnější Sluneční soustava se kdysi skládala z velkých těles pohybujících se různými směry. Z některých se staly obří planety. Jiné byly vymrštěny zpět do Kuiperova pásu. Srážky, narůstání akrecí a dokonce zachytávání vyčistily někdejší hlavní dopravní tepnu planetárních stavebních materiálů. V rané historii Sluneční soustavy Kuiperův pás obsahoval mnohem větší objekty, o celkové hmotnosti až padesáti Zemí. Dnes je tam dohromady tak jedna Země. Tělesa, která v Kuiperově pásu zbyla, jsou stejně stará jako samotná Sluneční soustava. Úlomky po kolizích, a dokonce i některé cizí měsíce se nezměnily po více než čtyři miliardy let. Je úžasné, jak jsou všechny měsíce ve vnější Sluneční soustavě zcela odlišné. Rozmanitost Sluneční soustavy je nesmírná. Stojí za to se zastavit a všimnout si malých světů, schovaných v přítmí Sluneční soustavy.

    Originální názevAlien Moons
    Stopáž43 minut
    Rok výroby 2008
     ST HD
    ŽánrDokument