ماه شاید از آن چه تصور می شد جوان تر باشد

به گزارش بازی ناتمام، دانشمندان در پژوهشی تازه، سن تقریبی ماه را 100 میلیون سال از آن چه تا پیش از این تصور می شد کم تر تخمین زدند.

طبق فرضیه برخورد عظیم، ماه از برخورد سیاره ای هم اندازه مریخ (به نام تیا) به زمینی که هنوز کاملا جامد نبوده شکل گرفته است. این رخداد نه تنها باعث ایجاد سامانه دوتایی زمین-ماه شده، بلکه تصور می گردد عامل دوفازی بودن هسته زمین به دو بخش ماگما و جامد هم باشد.

با وجود دانستن این موضوع، همواره تردیدی فزاینده درباره زمان این برخورد و این که شکل گیری ماه در پی آن چه میزان طول کشیده، وجود داشته است. طبق مطالعه ای که توسط گروهی از پژوهشگران آلمانی انجام شده، ماه از اقیانوسی از ماگما ایجاد شده است که سرد شدن آن 200 میلیون سال طول کشیده است. بنابراین شکل گیری ماه حدود 4.425 میلیارد سال پیش کامل شده که 100 میلیون سال از چیزی که تا پیش از این تصور می شد کم تر است.

این نتایج در مقاله ای با عنوان اقیانوس طولانی-مدت ماگما روی ماه جوان به تازگی در ژورنال Science Advances به چاپ رسیده است که راهنمایی آن را ژئوفیزیکدان های سیاره ای از مرکز هوافضای آلمان (DLR) با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه برلین و مؤسسه سیاره شناسی دانشگاه مانستر برعهده داشته اند.

4.5 میلیارد سال پیش، زمانی که زمین هنوز در حال شکل گیری بود، منظومه شمسی جایی بسیار بی نظم بود. در این زمان، خرده سیاره ها که خود از قرص پیش ستاره ای (توده های غبار و گاز که پیرامون ستاره مادر می گردند) تشکیل شده بودند، به جهات گوناگون سرگردان بودند و گاهی با سیاره ای برخورد می کردند. در خصوص زمین، این موضوع باعث افزایش جرم و در نتیجه چگال تر شدن و داغ تر شدن هسته آن شد.

در طول زمان، عناصر سنگین تر به مرکز زمین کشیده شدند که باعث ایجاد هسته ای از آهن و نیکل شده است. به طور هم زمان و فزاینده ای بخش های زیادی از گوشته زمین ذوب شد و اقیانوسی از ماگما را شکل داد. زمانی که تیا به زمین برخورد نموده، این اقیانوس ماگما، چندین هزار کیلومتر عمق داشته که بیش تر آن به فضا پرتاب شده است. سپس به دلیل گرانش، این مواد به تدریج یا دوباره به زمین جذب شدند و یا در مدار با هم ترکیب شده و ماه را تشکیل دادند.

نتایج تازه از شبیه سازی های دقیق تر

اگرچه بیش تر دانشمندان امروزه این را یک سناریوی دقیق برای چگونگی شکل گیری ماه می دانند، اما همان طور که بیان شد هنوز اختلاف بسیاری درباره جزئیات و زمان این رخداد وجود دارد. آن طور که ماکسیم موریس پژوهشگر مؤسسه DLR و سرپرست این پژوهش تازه انجام شده می گوید:

نتایج آخرین شبیه سازی ما نشان می دهد که زمین جوان 140 میلیون سال پس از تولد منظومه شمسی (در 4.567 میلیارد سال پیش) توسط یک خرده سیاره مورد اصابت قرار گرفته است. طبق محاسبات ما، این امر 4.425 میلیارد سال پیش (با احتمال خطای 25 میلیون سال) انجام شده و ماه متولد شده است.

یکی از چیزهایی که باعث وجود اختلاف بر سر فرضیه برخورد عظیم شده است، در واقع همان چیزی است که در وهله نخست عامل ایجاد آن است: سنگ های ماه. جالب است اگر بدانیم هیچ یک از سنگ هایی که طی شش مأموریت آپولو و سه مأموریت ماه نشن شوروی از ماه به زمین آورده شده است، اطلاعات مستقیمی از سن ماه در اختیار بشر قرار نداده است. هرچند مأموریت های آینده از جمله برنامه فضاپیمای سرنشین دار چین به افزایش اطلاعات از ماه یاری می نماید اما در حال حاضر دانشمندان ناچارند به راه های غیرمستقیم برای تخمین سن ماه تکیه نمایند.

پس از برخورد عظیم و سپس ایجاد جرم اولیه ماه، انرژی حاصل از جمع شدن ماده، به شکل گیری اقیانوسی از ماگما در ماه منجر شده است که همه سطح آن را پوشانده و در آن موقع بیش از 1000 کیلومتر عمق داشته است. هم چنین مانند زمین، این اقیانوس ماگما به سرعت سرد شده تا پوسته را شکل دهد. در نتیجه باعث قرار دریافت ماگما در زیر پوسته و کاهش سرعت سرد شدن آن شده است.

تا کنون دانشمندان قادر نبودند زمان این سرد و کریستال شدن کامل را محاسبه نمایند، در نتیجه تخمین دقیق زمان شکل گیری ماه سخت بود. برای رسیدن به تقریبی دقیق تر، موریس و همکارانش مدل کامپیوتری تازه ای استفاده کردند که به طور جامع، فرآیندهای که در سرد شدن ماگما دخالت دارند را درنظر گرفته است.

این پژوهش از محاسبه شیوه تغییر ترکیب مواد معدنی سیلیکاتی در پوسته ماه تشکیل شده که شامل مقادیر زیادی منیزیم و آهن است. آن ها دریافتند که با پیشرفت فرآیند جامد شدن، تغییر چشمگیری در ترکیب اقیانوس ماگمای باقی مانده اتفاق افتاده است.

این نتایج به تیم پژوهشی امکان می دهد که شکل گیری هر نوع از سنگ های ماه را به مرحله خاصی از فرآیند جامد شدن نسبت دهند. آن ها از این یافته نتیجه دریافتد که پیش از تشکیل پوسته کامل، فرآیند جامد شدن ماگماهای سطح ماه تقریبا 200 میلیون سال طول کشیده است. این عدد تفاوت زیادی با 35 میلیون سالی دارد که تا پیش از این دانشمندان تصور می کردند جامد شدن ماه طول کشیده است.

استفاده از نتایج پژوهش های قبلی

آن طور که سابرینا شووینجر، پژوهشگر DLR و نویسنده همکار این پژوهش می گوید: با مقایسه ترکیب اندازه گیری شده سنگ های ماه با ترکیب پیش بینی شده برای اقیانوس ماگما در شبیه سازی، ما پیروز شدیم فرایند تغییر فرم اقیانوس ماگما را تا نقطه شروع ردیابی کنیم، یعنی زمانی که ماه شکل گرفته است.

نکته حائز اهمیت دیگر این است که نتایج این پژوهش، بر تخمین های پیشین پایدار است که از روش اورانیوم-سرب (روشی برای معین سن مواد زمین شناختی بر پایه آهنگ فروپاشی ایزوتوپ های اورانیوم به ایزوپ های سرب) پیروی می نمایند. بر اساس آهنگ فروپاشی اورانیوم به سرب، دانشمندان دریافتند که فرآیند شکل گیری هسته فلزی زمین نیز، تقریبا در زمان یکسانی کامل شده است. بنابراین این مطالعه نخستین پژوهشی است که به طور مستقیم سن ماه را به رخدادی که در خاتمه شکل گیری زمین روی داد پیوند می دهد.

گفتنی است که مانند همواره، چگونگی شکل گیری یک جرم در منظومه شمسی می تواند دریچه های تازه ای درباره چگونگی شکل گیری دیگر اجرام این سامانه پیش روی بشر قرار دهد. و زمانی که از سامانه زمین-ماه صحبت می کنیم این تاثیر بسیار بیش تر هم می گردد.