Jiri Grygar, Zen objevu 1992

1. Planety slunecni soustavy

V polovine zari 1992 uspesne skoncil treti cyklus mereni radarove sondy Magellan, ktera obiha kolem Venuse jiz od srpna 1990. Behem teto doby se podarilo s vytecnym rozlisenim zobrazit plnych 98% povrchu planety a skvela mapa povrchu Venuse je jiz hotova. Povrch Venuse zretelne formoval vulkanismus, jehoz cetne projevy ( lavove proudy a planiny, sopky, kaldery, domy ) patri k nejvelkolepejsim rysum na planete. Mnohe kruhove kratery vsak zcela nepochybne vznikly dopadem velkych meteoritu a cetne utvary na povrchu jsou dokladem tektonicke aktivity: na povrchu Venuse lze pozorovat tektonicke zlomy a zlomova pasma, trhliny a praskliny. Nejvetsi impaktni krater Meadova ma prumer 275 km. ( Podle usneseni Mezinarodni astronomicke unie dostavaji utvary na Venusi zenska jmena. Dost mozna, ze se brzy dockame i jmen ryze ceskych, jak se o to postarala historicka a astronauticka sekce Ceske astronomicke spolecnosti. Zatim tam mame zelizko vpravde pohadkove: udolni rovinu nazvanou Rusalka Planitia, a nejnoveji tez krater Bozena Nemcova.)

Kolem krateru se nachazeji naveje pisku, smerujici vetsinou k rovniku, coz naznacuje prevazny smer vetru, ktery dosahuje pri povrchu rychlosti jen nekolika km/h. Naproti tomu balonove sondy Vega zjistily ve vysoke atmosfere proudeni o rychlosti bezmala 250 km/h. Podle T. Thompsona aj. doslo na Venusi pred 500 miliony lety ke katastroficke premene tvarnosti povrchu, takze starsi struktury byly smazany. Neco podobneho se v teze dobe odehralo i na Zemi a na Marsu. V dobe sepisovani prehledu se cinnost Magellanu chyli k zaveru, nebot pro nedostatek financi bude zrejme predcasne vypnut jiz v kvetnu 1993, ackoliv zasoby pohonnych hmot by umoznily funkci sondy az do r. 1995. Toto nepochopitelne plytvani vedeckym potencialem uspesne sondy patri ke smutnym rysum americke vedni politiky, z niz si bohuzel berou priklad i mnohe jine zeme.

Neobycejne velke mnozstvi novych astronomickych poznatku se loni tykalo bezprostredne nasi Zeme. K nejpozoruhodnejsim bude zajiste zarazena studie S. Deinese, ktery podrobil kritice vseobecne prijimany nazor, ze za narustajici rozdil mezi koordinovanym rotacnim casem UTC a atomovym casem TAI muze slapove treni v zemskem telese. Ukazal, ze prevaznou cast rozdilu lze vytecne vysvetlit z faktu, ze Zeme neni inercialni soustavou, takze jeji rotace podleha efektum obecne teorie relativity. Odtud lze odvodit, ze rozdil mezi obema casy by mel za rok rust o 0,78 s, v dobrem souhlase s pozorovanim. Od cervence 1993 vzroste po zavedeni dalsi prestupne sekundy tento rozdil jiz na plnych 28 sekund.

O zmenach v intenzite magnetickeho pole Zeme za poslednich 20 000 let jsme se dozvedeli zasluhou davno uhynulych poustnich krys, ktera sva hnizda napousteji vlastni moci. Ta pomerne rychle zkrystalizuje a v suchem poustnim prostredi se uchova po tisice let beze zmen. Moc obsahuje radioaktivni izo- top 36Cl, jenz vznika puvodne v atmosfere Zeme bombardovanim atomu argonu kosmickym zarenim. Chlor se dostane na Zemi diky atmosferickym srazkam, odtud do zivych organismu a v moci krys se opet vylouci. Ukazuje se, ze pred 20 000 lety byla intenzita kosmickeho zareni o plnych 40% vyssi a odtud lze usoudit, ze tehdejsi intenzita zemskeho magnetickeho pole byla umerne nizsi nez dnes.

Vyskytem impaktnich meteoritickych krateru na Zemi za poslednich 600 milionu let se zabyval S. Yabushita. Ukazal, ze mensi kratery se zahlazuji rychleji, a ze jejich pocet periodicky kolisa v cyklu dlouhem 29,5 milionu let. Naproti tomu kratery s prumerem nad 10 km zvetravaji pomaleji a zadnou periodicitu nejevi. Yabushita to vysvetluje tim, ze cast mensich krateru vznika dopady jader komet v kvaziperiodickych sprskach, kdezto velke kratery pochazeji temer vyhradne z dopadu planetek.

Porovnani vyskytu impaktnich krateru na Zemi a na Mesici za poslednich 3,8 miliardy let se venoval R. Stothers. Ukazal, ze na Zemi lze rozlisit sest velkych kraterovych epizod ( v miliardach let pred soucasnosti ): 3,8 - 3,5 ; 3,15 - 3,00 ; 2,85 - 2,50 ; 1,95 - 1,60 ; 1,20 - 0,90 ; 0,60 - 0,00. K nejstarsim dochovanym kraterum na Zemi patri Sudbury ( 1,85 + 0, 15 ) a Vredefort ( 1,97 + 0,10 ). Na Mesici je krater Copernicus stary asi 0,8 a krater Tycho 0,11 miliardy let. Velmi velke kratery s prumerem nad 140 km a starim mensim nez 1,1 miliardy let na Mesici chybeji. Mesicni krater o prumeru 140 km pritom odpovida pozemskemu krateru o prumeru 100 km. Zda se, ze epizody vysokych cetnosti impaktu na Zemi a na Mesici casove odpovidaji s vyjimkou soucasnosti, kdy cetnost vyskytu krateru na Zemi roste - jde ovsem o mala cisla, podlehajici statistickym fluktuacim.

V. Sharpton aj. ziskali dalsi presvedcive dukazy o impaktni povaze krateru Chicxulub v Mexiku, jenz je zrejme vysledkem dopadu planetky o prumeru kolem 10 km pred 65 miliony lety, na rozhrani druhohor a tretihor. V brekciich v oblasti krateru se projevuji dusledky razovych tlaku o hodnote az 23 GPa a koncentrace iridia v horninach je napadne zvysena. Stari hornin v krateru cini ( 64,98 + 0,05 ) Mlet, v souladu se starim haitskych tektitu ( 65,07 + 0,1 ) Mlet.

Soucasny pritok meziplanetarni hmoty na Zemi v sirokem intervalu hmotnosti meteoroidu od 10-21 kg do 1015 kg urcil na zaklade kombinace rozlicnych sledovacich metod Z. Ceplecha. Ukazal, ze v celem tomto pasmu hmotnosti dopadne na Zemi za rok prumerne 1,7.108 kg hmoty. Pritom nejvetsi podil pripada na nejhmotnejsi telesa v pasmu 1012-1015 kg (planetky) a dale na telesa s hmotnosti 104-107 kg, coz jsou prevazne jadra ma- lych neaktivnich komet. Objekty s hmotnostmi pod 1 kg nehraji v celkove hmotnosti bilanci prakticky zadnou roli. Z tohoto uhlu pohledu mame relativne nejmene znalosti o telesech s roz- mery 10 - 100 m, coz by mel napravit program Spacewatch, ktery se nedavno rozbehl v USA.

Na podil jader komet na bombardovani Zeme poukazal LÝ. Kresak. Neocekavana dlouhoperiodicka kometa se se Zemi srazi jednou za 250 milionu let, kdezto ocekavana kratkoperiodicka kometa v prumeru jednou za 90 milionu let. Casteji - kazdych 10 milionu let - se Zeme setka s vyhaslym jadrem komety. Naproti tomu s planetkou o prumeru alespon 1 km se Zeme srazi kazdy milion let. Kazde 3 miliony let vznika na Zemi impaktni krater s prumerem alespon 10 km a kazdych 30 000 let s prumerem alespon 1 km. Pro porovnani pripomenme, ze impaktni povaha znameho Barringerova krateru v Arizone byla prokazana teprve v r. 1960 - jeho stari se odhaduje na 50 000 let.

Jedinym historicky prokazanym velkym impaktem zustava stale prosluly tunguzsky meteorit z r. 1908, pri jehoz explozi ve vysi asi 8 km nad zemi se podle P. Thomase aj. uvolnila energie 6.1016 J, tj. 15 Mt TNT. Podle techto vypoctu muselo jit o kamenny meteorit, ktery mel pri vstupu do atmosfery prumer kolem 100 m. Nemohlo tedy jit ani o pomerne ridke jadro komety ani o zelezny meteorit vysoke hustoty.

I v lonskem roce si udrzela mimoradnou publicitu hrozba ozonovych der, coz je problem poprve nastoleny v r. 1985 J. Farmanem aj. na zaklade mereni obsahu stratosferickeho ozonu nad Antarktidou. Sezonni poklesy koncentrace ozonu se zacaly projevovat jiz v r. 1968 a za jejich vinika jsou oznacovany chemicke slouceniny, obsahujici chlor, zejmena tzv. chlor- fluorokarbony. Dne 6. rijna 1991 byla zjistena zatim vubec nejnizsi koncentrace ozonu nad Antarktidou, coz dle S. Solomonove a D. Hoffmanna neprimo ovlivnila sopka Pinatubo, ktera vybuchla v cervnu tehoz roku. Byla to zrejme nejvetsi vulkanicka erupce v tomto stoleti, trikrat vetsi nez vybuch mexicke sopky El Chicon v r. 1982. Ve vulkanickych aerosolech je totiz obsazen chlorovodik, z nehoz se ve stratosfere uvolnuje chlor podstatne rychleji nez z chlorfluorokarbonu. G. Brasseur upozornil na vliv, ktery na antarktickou ozonovou diru mohl mit vybuch mene zname sopky Mt. Hudson na 46o jizni zemepisne sirky v Chile v srpnu 1991.

G. Seckmeyer a R. McKenzie porovnavali intenzitu biologicky skodliveho ultrafialoveho zareni, ktera je neprimo umerna koncentraci ozonu ve stratosfere v mirnych zemepisnych sirkach jizni a severni polokoule, tj. na Novem Zelandu a v Nemecku. Uz sam fakt, ze v lednu je Zeme nejblize ke Slunci, znevyhodnuje obyvatele jizni polokoule zvysenim intenzity ultrafialoveho zareni ( za jinak srovnatelnych podminek) o 7% . Vinou ozonovych der v okoli jizniho polu je vsak intenzita ultrafialoveho zareni behem mistniho leta na Novem Zelandu bezmala dvakrat vyssi nez v Nemecku.

U nas zverejnil vysledky dlouhodobych mereni koncentrace ozonu na observatori v Hradci Kralove K. Vanicek. V letech 1962-1990 se prumerna rocni hodnota pohybovala od minima 332 DU ( Dobsonovych jednotek ) v r. 1964 do maxima 362 DU v r. 1969. V prubehu roku byva nejvyssi koncentrace ozonu v dubnu ( 398 DU ) a nejnizsi v rijnu ( 295 DU ). Z techto udaju zretelne plyne, ze v nasich zemepisnych sirkach se zatim nemusime ozonovych der obavat. Presto vsak neskodi drzet se v mesicich kvetnu az srpnu australskeho pravidla: " Od jedenacti do tri skryvej se pod kri ".

Syckove, prorokujici nevyhnutelny konec civilizace ba vseho zivota na Zemi, ziskali loni nove tema zasluhou vypoctu K. Caldeiry a J. Kastinga. Tito autori ukazali, ze behem pristi miliardy let ztrati Zeme ze sve atmosfery vetsinu oxidu uhliciteho a za dalsi miliardu let vodu z povrchu, takze se zacne podobat Venusi. Soucasna epizoda s civilizacnim zvysovanim koncentrace oxidu uhliciteho v zemske atmosfere pry tomuto fatalnimu konci nemuze zabranit. K tomu pripojme pozoruhodne zjisteni L. Steela aj., ze v posledni dekade se zretelne zpomalilo zvysovani koncentrace metanu ( jde rovnez o sklenikovy plyn ) v zemske atmosfere. Autori soudi, ze maxima koncentrace metanu se dosahne v r. 2006 a pak bude nasledovat jeho ubytek.

Je primo ucebnicovou pravdou, ze na rozdil od Zeme Mesic zadnou atmosferu nema, ale to se muze v budoucnu zmenit vinou raket, pristavajicich ci startujicich z jeho povrchu. V odbornych kruzich se totiz zacina vazne uvazovat o navratu cloveka a predevsim automatickych stanic na Mesic, ktery ma proti Zemi ale i proti volnemu kosmickemu prostoru radu prednosti s ohledem na astronomicka pozorovani. Mesic totiz predstavuje mimoradne pevny "podstavec" pro opticke ci radiove teleskopy a zejmena interferometry. Jeho seismicka aktivita je totiz o plnych osm radu nizsi nez pozemska. Odvracena strana Mesice je alespon zatim spolehlive chranena pred civilizacnim radiovym rusenim a zivotnost aparatur na Mesici bude zrejme podstatne delsi nez na obezne draze.

Nicmene od casu sovetske Luny 24 v r. 1976 byl kosmicky pruzkum Mesice ulozen k ledu. Teprve v r. 1990 startovala japonska sonda Hiten o hmotnosti pouhych 180 kg, ktera v prubehu necelych dvou let osmkrat proletavala mezi Zemi a Mesicem, aby se v polovine unora 1992 usadila na elipticke draze kolem Mesice s perilunim 9600 km a apolunim 49 000 km a obeznou dobou 4,7 dne.

Podobne velkou prestavku zaznamenal kosmicky vyzkum Marsu, kam teprve koncem leta 1993 doleti sonda Mars Observer, kdyz posledni vysledky ziskal ne zcela uspesny sovetsky Fobos 2 a predtim proslule americke Vikingy 1 a 2 ve druhe polovine sedmdesatych let.Teprve loni uverejnili A. McEwen aj. vysledky nesmirne narocneho pocitacoveho zpracovani stovky zaberu Marsu, porizenych obema orbitalnimi moduly Vikingu v r. 1980 z vysky asi 2500 km nad povrchem planety. Rozliseni na snimcich dosahuje 600 m a i kdyz zdaleka nezobrazuje ani jednu polokouli planety, dava dobrou predstavu o vzhledu Marsova povrchu. Na snimcich je mimo jine zobrazen i nejvetsi impaktni krater na Marsu, zvany Schiaparelli, o prumeru plnych 450 km - patrne nejvetsi impaktni krater ve slunecni soustave vubec.

Z obrazku lze mimo jine vycist, ze povrch planety formovaly rovnez ledovce, a ze Mars prodelal nekolik ledovych dob. Ledovcove utvary pokryvaji plnych 40 % dnesniho povrchu planety. Relativni stari ruznych partii povrchu lze odhadnout z cetnosti impaktnich krateru. Podle toho probehla na Marsu velka ledova doba pred vice nez 2 miliardami let a mala ledova doba pred 300 miliony let. Podle V. Bakera aj. vyvolal masivni vulkanismus pobliz oblasti Tharsis vznik severniho oceanu, nebot ohratim se na povrch planety vylily podzemni vody. Dnes se na povrchu vyskytuje jedine vodni led v podobe nekolik set metru tlustych polarnich cepicek a neni vlastne vyresena otazka, kam se vsechna tato voda podela. Podle M. Carra a H.W„nkeho se pobliz povrchu Marsu nachazi voda v ekvivalentni tloustce nekolik malo stovek metru, na rozdil od Zeme, kde prumerna tloustka oceanu cini 2700 m. Plast Zeme obsahuje nejmene 150 miliontin vody, tj.skoro petkrat vice nez plast Marsu. Ostatne i Merkur a Venuse jsou v porovnani se Zemi prakticky zcela suche - udivujici "mokrost" Zeme se proto zda byt velkym oriskem planetarni geologie.

Take Jupiter byl loni zkouman prostrednictvim kosmicke sondy. Pocatkem unora totiz vyuzila kosmicka sonda Ulysses gravitacniho pole teto obri planety k manevru, jimz se v letech 1994-5 dostane nad polarni oblasti Slunce. Pristroje na sonde zaregistrovaly pritomnost magnetosfery Jupiteru jiz ve vzdalenosti 8 milionu km od samotne planety. Hlavnim zdrojem iontu pro magnetosferu je druzice Io, jejiz tak prosluly vulkanismus proti pocatku osmdesatych let zretelne poklesl. Druzice Io i sam Jupiter byly v dobe pruletu Ulyssesu snimkovany Hubblovym kosmickym teleskopem v ultrafialovem pasmu kolem 285 nm s linearnim rozlisenim 250 km. Pritom se podarilo zachytit projevy polarni zare nad planetou.

J. Caldwell aj. vyuzili v srpnu 1990 Hubblova kosmicke- ho teleskopu ke snimkovani Saturnovy druzice Titan a vysledky porovnali se zabery Voyageru z let 1980-81. Ukazalo se, ze v modrem i zlutem filtru je nyni severni polokoule Titanu jasnejsi nez jizni, zatimco pred deseti lety to bylo obracene. Pritomnost organickych latek v atmosfere Titanu se projevuje opakem sklenikoveho efektu, tj. atmosfera dobre propousti infracervene zareni povrchu druzice do kosmickeho prostoru, cimz se teplota Titanu snizuje o 9 K. Sklenikovy efekt je vsak zachovan diky metanu a vodiku v nizke atmosfere, takze vysledkem je teplota povrchu 94 K , vyssi nez rovnovazna hodnota 82 K.

U nas se M.Bursa zabyval momenty hybnosti a slapovym vyvojem soustavy druzic Uranu. Vsech 15 dosud objevenych dru- zic ma prakticky kruhove a koplanarni drahy v rovine rovniku planety. Rotacni periody se rovnaji dobam obehu, takze jde o dokonale synchronni soustavu, coz je prekvapive jak s ohledem na velmi rozdilne rozmery a hmotnosti druzic tak vzhledem k tomu, ze Uran sam se otaci kolem "lezate" osy vuci sve vlastni obezne draze.

Jistym prekvapenim je tez fakt, ze druzice Uran VI ( Cordelia ) obiha v mezere mezi prsteny epsilon a delta, tedy pod hranici Rocheovy meze, kde jsou vetsi telesa vlivem slapovych sil nestabilni. Tento problem je jeste zvyraznen v soustave druzic Neptunu, kde prinejmensim tri druzice se nachazeji uvnitr Rocheovy meze. Snad se dostatecne male druzice ( Thalassa o prumeru 80 km a Najada o prumeru 60 km) dokazi ubranit slapovemu roztrzeni a mozna, ze nektere z techto druzic prodelaly vice rozbiti meteority a opetovne slozeni na obezne draze. V kazdem pripade je zrejme, ze vyzkum pocetnych rodin druzic a prstencu u velkych planet poskytne jeste nejednu prilezitost k rozvoji nebeske mechaniky i kosmogonie slunecni soustavy.

Zcela zvlastni postaveni ve slunecni soustave zaujima Pluto a Charon. Na zaklade vsech dostupnych pozorovani a srovnani je skoro jiste, ze Pluto patri k nove tride teles slunecni soustavy, pro nez se oznaceni planeta vlastne nehodi. Draha Pluta jevi velkou vystrednost i sklon k ekliptice, obe telesa vykazuji synchronni rotaci a rotacni osy podobne jako u Uranu prakticky lezi v obezne rovine. Jiz v r. 1984 proto R. McKinnon vyslovil nazor, ze obe tato telesa vznikla na periferii planetarniho systemu nezavisle a posleze se srazila. Jak uvadi A. Stern, pravdepodobnost srazky je tak nepatrna, ze to vyzaduje populaci alespon tisice pomerne hmotnych teles v teto vzdalenosti od Slunce v epose vzniku slunecni soustavy. Odhadl, ze materska telesa soustavy Pluto-Charon mela pred srazkou hmotnosti srovnatelne s dnesni hmotnosti Zeme - to co dnes pozorujeme, jsou jen nepatrne odstepky. Neni vylouceno, ze zbytky teto populace dosud existuji nekde za drahou Pluta, ale jejich nalezeni je patrne za hranicemi moznosti soudobe pozorovaci techniky.

M. Buie aj. zverejnili uhrnne vysledky nekolika tisic fotoelektrickych mereni jasnosti Pluta v letech 1954 - 1990, pricemz hlavni vysledky byly ziskany v prubehu 15 prechodu a 14 zatmeni obou teles v letech 1985-90. Podle techto mereni je polomer Pluta ( 1150 + 7 ) km a Charonu ( 593 + 10 ) km a delka velke poloosy ( 19 640 + 320 ) km. Sklon obezne drahy Charonu k ekliptice cini 98,8o. Obezna i obe rotacni periody se rovnaji ( 6,387245 + 0,000012 ) dne. Pluto je nejjasnejsi kolem jizniho polu, kde albedo polarni cepicky cini 0,98 a nejtmavejsi na rovniku, kde albedo klesa na 0,2. Charon je podstatne tmavsi, s albedem klesajicim az na 0,03. Podle G. Nulla je prumerna hustota Pluta 2,1 krat a Charonu 1,4krat vyssi nez hustota vody za beznych podminek. Po pruchodu Pluta perihelem v r. 1989 se nyni jizni pol od Slunce odvraci a po r.2020 se na plnych 120 let ocitne ve stinu. V te dobe asi zmrzne soucasna pomerne rozsahla atmosfera Pluta, coz je mimochodem dobry duvod k vyslani kosmicke sondy k Plutu jiz na pocatku 21. stol.

Dosud jedine prime snimky dvojplanety se zdarily diky Hubblovu kosmickemu teleskopu, na nichz je uhlova vzdalenost obou teles kolem 0,9". A. Stern aj. se behem opozic v letech 1990 a 1991 pokouseli nalezt dalsi druzice systemu az do uhlove vzdalenosti 95" od Pluta ( 1700 polomeru planety ). Ukazali, ze do vzdalenosti 10" neexistuje zadne teleso s polomerem nad 60 km a pak az do hranice pasma stability zadna druzice s polomerem nad 23 km.


Jdi na obsah, dalsi pokracovani.