Niemal wszystko co wiemy o innych planetach jest wynikiem analizy promieniowania elektromagnetycznego. Możemy się o tym przekonać wykorzystując nasz biologiczny detektor widma: oczy.
Jeżeli spojrzymy na Księżyc w pełni, możemy zauważyć, że jego powierzchnia składa się z jasnych i ciemnych plam: obszarów ze skałami o różnym składzie chemicznym. Każdy z okrągławych placków to gigantyczny, kilkuset kilometrowy krater uderzeniowy wybity w białawej pierwotnej skorupie Księżyca, który potem został wypełniony ciemno-szarą lawą – bardzo podobną do tej jaką możemy znaleźć na Hawajach lub Islandii. I wszystko to wydarzyło się przed dosłownie miliardami lat, prawdopodobnie jeszcze przed tym, kiedy na świecie pojawiły się pierwsze organizmy żywe.
Tą samą zasadą – szukaj skał w nietypowym kolorze – kierowali się astronauci programu Apollo bezpośrednio badający powierzchnię Księżyca. Dlatego, gdy Harrison Schmitt, jedyny geolog jaki odwiedził powierzchnię innego ciała niebieskiego wśród otaczających go zewsząd odcieni szarości, zobaczył wyraźnie pomarańczowożółtą powierzchnię, ledwo mógł powstrzymać swoją ekscytację: „Tam jest pomarańczowy regolit! (…) Jest wszędzie! Pomarańczowy! Zdecydowanie jest pomarańczowy! Szaleństwooooo!”. I rzeczywiście po dokładniejszym zbadaniu, pomarańczowe próbki okazały się być jednymi z najciekawszych spośród skał przywiezionych z Księżyca. Są one dowodem na to, że zaledwie 3,5 miliarda lat temu (kiedy w ziemskich oceanach pływały już sobie jednokomórkowe organizmy) na Srebrnym Globie można było zobaczyć fontanny lawy! Pomarańczowy regolit składa się w większości z malutkich kuleczek szkła wulkanicznego, których własności wskazują jednoznacznie, że wtedy Księżyc miał swoją super-cienką i efemeryczną, ale jednak atmosferę.
Oczy jako instrument badawczy
Ale właściwie w jaki sposób jesteśmy w stanie, używając jedynie naszych własnych oczu, rozpoznać różnice w składzie chemicznym skał oddalonych od nas o ponad 370 000 kilometrów? Wszystko dlatego, że światło wyprodukowane przez Słońce (oddalone od nas o 150 milionów kilometrów) doleciało do powierzchni Księżyca i zderzyło się z kamieniami jakie leżą na powierzchni. Każda skała w zależności od tego z jakich i w jaki sposób rozmieszczonych pierwiastków się składa, inaczej pochłania oraz odbija światło. Jeżeli większość światła jest po prostu odbijana – widzimy białą skałę, jeżeli większość jest pochłaniana – skała jest w naszych oczach niemal czarna. Jeżeli zaś skała pochłania wszystko z wyjątkiem fal o długości około 400 nanometrów – to widzimy ją jako niebieską, bo tylko te fale docierają do naszych oczu. I czasem naprawdę mała zmiana w składzie chemicznym wystarczy do wywołania dużej zmiany koloru: na przykład czysty kryształ kwarcu jest przeźroczysty, ale zaledwie szczypta atomów aluminium zmienia jego kolor na ciemnoszary („kwarc dymny”), dodatek manganu lub tytanu skutkuje jasnoróżowym kolorem („kwarc różowy”), podczas gdy odrobina atomów żelaza może wyprodukować żółte („cytryn”) lub fioletowe („ametyst”) kryształy.
Jeżeli zamiast naszych oczu użyjemy przyrządów, które są w stanie dokładnie zmierzyć ilość każdego docierającego do nas koloru, np. niebiesko-zielonego (odpowiadającemu fali światła o długości 520 nanometrów), będziemy w stanie dokładnie powiedzieć z czego składa się dana skała, czy inny przedmiot bez ich dotykania!
Obecnie geologię planetarną uprawia się właśnie w ten sposób: przez szczegółowe obfotografowywanie powierzchni innych ciał niebieskich, ale każdy kolor zapisując osobno. Część tych zdjęć – szczególnie te dotyczące Marsa – jest przetwarzana w taki sposób, żeby kolory na fotografii odpowiadały kolorom jakie normalnie widzimy na Ziemi. Dzięki temu geologom planetarnym znacznie łatwiej jest interpretować co widzą na obrazku. Na przykład, na poniższej fotografii od razu widać że czerwonawe skały na pierwszym planie zawierają sporo utlenionego (jak rdza) żelaza, a kawałek dalej widać sino-szarą warstwę o innym składzie chemicznym.
Światło niewidzialne
Dzięki temu, że jako ludzkość dysponujemy nauką i techniką, nie musimy się ograniczać tylko do światła widzialnego, które jest bardzo malutką częścią promieniowania elektromagnetycznego dostarczanego nam przez Słońce. Przy pomocy kamer termowizyjnych możemy, jak węże, widzieć promieniowanie podczerwone, które normalnie jedynie odczuwamy jako ciepło. Wiele elementów, które są niewidoczne w świetle widzialnym, staje się oczywiste w podczerwieni lub ultrafiolecie. Zdjęcie poniżej pokazuje jak inaczej wygląda dokładnie ten sam obszar Marsa, jeżeli zdjęcie jest wykonane w świetle widzialnym i jeżeli patrzymy na zdjęcie termalne. W podczerwieni od razu widać rozległą pokrywę magmową (pomarańczowe strzałki), świeży krater wraz z materiałem wyrzuconym w czasie jego tworzenia (żółta strzałka).
Używając odpowiednio dobranych promieni elektromagnetycznych możemy nawet zajrzeć pod powierzchnię planety. Robimy to używając takich samych fal jak te, dzięki którym słuchamy radia albo, dzięki którym lotniska śledzą ruch samolotów. Dzięki wysłaniu tych urządzeń na orbitę Marsa, wiemy co jest w środku czap lodowych widocznych na obu biegunach Czerwonej Planety. Radary nie polegają na badaniu promieniowania wyprodukowanego przez Słońce, ale same wysyłają sygnały w interesującym je kierunku. Dzięki temu, że fale radarowe są dużo dłuższe niż światło widzialne, albo nawet podczerwone/ciepło, część z nich może wniknąć pod powierzchnię zanim ostatecznie zostaną odbite z powrotem w kierunku radaru. Dzięki dokładnemu mierzeniu czasu i kierunku ich powrotu jesteśmy w stanie zrekonstruować podziemne struktury, a nawet „zgadnąć” z czego się składają.
Źródła:
- Link do szczegółowego opisu działań misji Apollo 17, która znalazła pomarańczowy regolit: www.hq.nasa.gov/alsj/a17/a17.sta4.html
- Link do video gdzie astronauci grzebią w pomarańczowym regolicie: https://www.youtube.com/watch?time_continue=183&v=kQ-7212_idA&feature=emb_logo
- Link do video z fontanną lawy na Ziemi. https://www.youtube.com/watch?v=ceWAvS36BHo