راز بزرگ ماه فاش شد: 4.35 میلیارد سال پیش، چه اتفاقی افتاد؟

رازهای قمر: حکایت از سال‌ها و چگونگی پیدایش

بسیاری از مسائل مربوط به ماه هنوز در هاله‌ای از ابهام قرار داره، از جمله سن و سالش. بررسی نمونه‌هایی که از سطح ماه آوردن نشون می‌ده که شاید این همسایه آسمونی ما حدود ۴.۳۵ میلیارد سال عمر داشته باشه. یعنی تقریباً دویست میلیون سال بعد از شکل‌گیری منظومه شمسی خودمون به وجود اومده. اما این تأخیر زمانی زیاد، برای بعضی از دانشمندا قابل قبول نیست. تو روزهای اولیه‌ی تشکیل منظومه شمسی، بقایای فضایی و اجرام سیاره‌ای با هم برخورد می‌کردن و به هم می‌چسبیدن تا سیاره‌ها رو بسازن. تقریباً تا دویست میلیون سال بعد، بیشتر این بقایای بهم‌ریخته به اجسام بزرگ‌تر تبدیل شده بودن. بنا بر این، خیلی از دانشمندایی که تکامل منظومه شمسی رو شبیه‌سازی می‌کنن، ایده‌ی برخورد بزرگی که احتمالاً ماه رو تو اون زمان ساخته، نامحتمل می‌دونن.

توضیح تازه برای سن ماه

تو یه مقاله‌ای که به عنوان «ایده» در تاریخ ۱۸ دسامبر تو مجله Nature چاپ شد، پروفسور فرانسیس نیمو از دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز و همکاراش یه توضیح احتمالی برای این تناقض ارائه دادن: اینکه ماه حدود ۴.۳۵ میلیارد سال پیش، تحت تأثیر کشش جزر و مدی زمین، دچار یه چیزی مثل «ذوب دوباره» شده. این اتفاق باعث تغییرات زمین‌شناسی وسیع و گرمایش شدید شده. اونا می‌گن این ذوب شدگی می‌تونسته سن سنگای ماه رو «دوباره تنظیم» کنه و سن واقعی ماه رو شبیه یه تغییر قیافه آتشفشانی پنهان کنه. نیمو، که استاد علوم زمین و سیاره‌هاست، گفت: «ما پیش‌بینی می‌کنیم که نباید هیچ سنگی از ماه پیدا کنیم که بیشتر از ۴.۳۵ میلیارد سال عمر داشته باشه، چون همه‌شون باید اون تنظیم دوباره رو تجربه کرده باشن. به‌خاطر این که این یه اتفاق گرمایی سراسری بود، نباید تو هیچ جای ماه سنگی پیدا کنید که به طور قابل توجهی از اون قدیمی‌تر باشه.»

ماه، یه نمونه کوچک از کیهان

ماه از قدیم‌الایام بشر رو به خودش جذب کرده و تو چند قرن اخیر، مردم شروع کردن به سؤال پرسیدن درباره‌ی چگونگی و زمان ساخته شدن ماه. یکی از دلیلایی که فضانوردان رو به ماه فرستادن، پاسخ به همین سؤال بود. ماه هم‌چنین به عنوان یه پل روشن برای فهمیدن اجسام دورتر عمل می‌کنه. اما اگه نتونیم سن ماه رو دقیق تعیین کنیم، چه‌جوری می‌تونیم درباره‌ی سن دقیق هر چیزی اون‌ورتر از اون مطمئن باشیم؟

فکر می‌کنن ماه نتیجه‌ی برخورد بین زمین اولیه‌ و یه سیاره‌ی پیش‌ساز به اندازه‌ی مریخه – آخرین برخورد بزرگ تو تاریخ سیاره‌ی ما. زمان این اتفاق با تاریخ‌گذاری نمونه‌های سنگی ماه که فرض بر اینه از اقیانوس ماگمایی ماه که بعد از برخورد شکل گرفته، تخمین زده شده و سن ماه رو حدود ۴.۳۵ میلیارد سال تعیین می‌کنه. با این حال، این سن نمی‌تونه چندین تناقض رو با مدل‌های حرارتی و بقیه‌ی شواهد، مثل سن بعضی از مواد معدنی زیرکون روی سطح ماه، توضیح بده. این مواد نشون می‌دن که ماه شاید تا ۴.۵۱ میلیارد سال عمر داشته باشه.

نیمو و همکاراش فرض می‌کنن که یه اتفاق ذوب مجدد ناشی از تکامل مداری ماه می‌تونه یه توضیح برای این باشه که چرا سنگ‌های تقریباً ۴.۳۵ میلیارد ساله زیاد پیدا شدن – مثل سنگایی که تو مأموریت آپولو آمریکا و بقیه جمع‌آوری کردن – نه برای زمانی که اقیانوس ماگمایی ماه اول جامد شد.

تحقیقات نوین درباره‌ی سرگذشت ماه

تو مقاله‌ای که نویسنده‌ها ارائه دادن، از مدل‌سازی استفاده شده تا نشون بدن که ماه شاید حدود ۴.۳۵ میلیارد سال پیش به‌اندازه‌ای گرمایش جزر و مدی رو تجربه کرده باشه که باعث ذوب دوباره‌اش شده. این قضیه می‌تونه سن ظاهری تشکیل این نمونه‌های قمر رو «دوباره تنظیم» کنه.

یه نقاب ماگمایی گمراه‌کننده

گرمایش جزر و مدی یه فرآیندیه که توش نیروهای گرانشی بین دو جسم آسمونی باعث اصطکاک داخلی و در نتیجه گرمایش شدید می‌شه. برای ماه، این اثر احتمالاً تو تاریخچه‌ی اولیه‌اش، که اون موقع به زمین نزدیک‌تر بود، بیشتر دیده می‌شد. بر اساس تازه‌ترین مدل‌ها، تو بعضی دوره‌ها تو سالای اولیه‌اش، مدار ماه ناپایدار بوده و این باعث می‌شده که ماه تحت تأثیر نیروهای جزر و مدی شدید از زمین قرار بگیره. این نیروها می‌تونستن منجر به اتفاقات گرمایشی قابل توجهی بشن و زمین‌شناسی ماه رو به طرز چشم‌گیری تغییر بدن.

تیم تحقیقاتی شباهت‌هایی بین این اتفاق گرمایشی فرضی تو ماه و فعالیت‌های آتشفشانی فعلی که تو قمر “آیو” (Io) مشتری دیدن، برقرار می‌کنه. آیو به‌عنوان فعال‌ترین جسم آتشفشانی تو منظومه شمسی شناخته می‌شه و فعالیت‌های آتشفشانیش تحت تأثیر نیروهای جزر و مدی مشابه‌یه. این نیروها شاید سرنوشت اولیه‌ی ماه رو رقم زده باشن. فعالیت‌های آتشفشانی گسترده و تغییر مداوم سطح به‌وسیله‌ی فوران‌ها، ویژگی‌های بارز آیو هستن.

محققان هم‌چنین می‌گن که ذوب دوباره‌ی ماه می‌تونه توضیح بده که چرا تعداد حوضچه‌های برخوردی قمر از بمباران‌های اولیه کمتر از اونیه که انتظار می‌رف، چون این حوضچه‌ها تو یه اتفاق گرمایشی از بین رفتن. نویسنده‌های این مقاله پیشنهاد می‌کنن که این توضیح نشون می‌ده که تشکیل ماه بین ۴.۴۳ تا ۴.۵۳ میلیارد سال پیش اتفاق افتاده، که تو بالاترین حد برآوردهای سنی قبلی قرار داره.

مرحله بعدی تحقیقات

نیمو گفت که مرحله بعدی تحقیقات، شامل شبیه‌سازی‌های پیچیده‌تر می‌شه که درک ما رو از چگونگی تأثیر گرمایش جزر و مدی بر ساعت زمین‌شناسی ماه بهتر می‌کنه. این موضوع، همراه با نمونه‌های قمری اضافی از مأموریت‌های آینده، باید اطلاعات بیشتری درباره‌ی سن واقعی ماه ارائه بده. به همین خاطر، برگشت اخیر نمونه‌های قمری توسط مأموریت چانگ‌’۶ چین هیجان‌انگیزه. این نمونه‌ها، که از سمت دور ماه جمع‌آوری شدن، اطلاعات با ارزشی برای فهمیدن فرآیندهایی که تاریخ ماه رو شکل دادن، فراهم می‌کنن.

محققان به‌طور ویژه مشتاقن که ببینن آیا این نمونه‌های تازه، ایده‌ی یه اتفاق سراسری تنظیم دوباره که ناشی از گرمایش جزر و مدیه رو تأیید می‌کنن یا نه. تیم نیمو هم‌چنین به مدل‌سازی دقیق‌تری فکر می‌کنه تا تأثیرات گرمایش جزر و مدی بر زمین‌شناسی ماه رو بیشتر بررسی کنه. با این‌که مدل‌های اولیه امیدوارکننده‌ان، اما شبیه‌سازی‌های پیچیده‌تر و واقع‌بینانه‌تری برای فهمیدن کامل گستردگی این اتفاقات گرمایشی لازم خواهد بود.

عصر جدیدی از تحقیقات قمر

این مقاله، نه تنها دیدگاه تازه‌ای درباره‌ی گذشته‌ی ماه ارائه می‌ده، بلکه درهای تازه‌ای رو برای تحقیقات دقیق‌تر درباره‌ی تشکیل و تکاملش باز می‌کنه. تعامل بین ژئوشیمی و مدل‌سازی شبیه‌سازی به دانشمندا کمک می‌کنه تا فاصله‌های تاریخ قمری رو پُر کنن و گرمایش جزر و مدی به عنوان یه سازوکار حیاتی برای فهمیدن ویژگی‌های زمین‌شناسی ماه ظاهر می‌شه. نیمو گفت: «با در دسترس قرار گرفتن اطلاعات بیشتر – به‌خصوص از مأموریت‌های قمری در حال انجام و آینده – درک ما از گذشته‌ی ماه همچنان در حال پیشرفته. ما امیدواریم که یافته‌های ما باعث بحث و بررسی‌های بیشتری بشه و در نهایت به تصویر واضح‌تری از جایگاه ماه تو تاریخ وسیع‌تر منظومه شمسی منجر بشه.»