ماه چطور به وجود آمده؟، پاسخ به یک سوال به ظاهر ساده - عاشقان علم الکترونیک

با رقابت سازمان هایی مانند ناسا و افرادی مانند ایلان ماسک(Elon Musk) برای فرود آمدن روی ماه در پنج سال آینده، شاید فکر کنید که همه چیز را در خصوص قمر زمین می دانیم اما پرسش های بسیاری از جمله اساسی ترین آنها هنوز بی پاسخ به جای مانده اند. پرسش اساسی این است که ماه اولین بار چگونه به وجود آمد.

پاسخ دادن به این پرسش همواره به طرز شگفت آوری سخت بوده و دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که چگونه این رخ داده است اما دانشمندان نظریه هایی دارند که برجسته ترین آنها احتمالا عجیب ترین آنهاست زیرا در خصوص برخورد یک سیاره بیگانه به زمین و سپس ناپدید شدن آن بیش از چهار میلیارد سال پیش صحبت می نماید.

در این گزارش به چهار نظریه اصلی در خصوص چگونگی شکل گیری ماه پرداخته شده است و این که چرا کلید کشف حقیقت می تواند در اعماق سیاره ما نهفته باشد.

1. ماه پس از سرگردانی در کنار زمین، در مدار آن اسیر شد

براساس این نظریه، ماه مانند یک سیارک غول پیکر در دنیا سرگردان بود تا اینکه یک روز از مجاورت زمین گذشت و در مدارش گرفتار شد و از آن موقع تا به امروز با آن به جای مانده است.

این اصلا غیر ممکن نیست. از این گذشته، تصور می گردد که قمرهای فوبوس(Phobos) و دیموس(Deimos) مریخ نیز به همین صورت شکل گرفته باشند.

با وجود این، در خصوص زمین، نظریه تسخیر بسیار بعید است. یک دلیل این است که ماه ما بسیار بزرگ و تقریبا به میزان مریخ است. سارا راسل(Sara Russell) استاد علوم سیاره ای در موزه تاریخ طبیعی لندن گفت: احتمال برخورد یک جرم در آن میزان به سیاره ما بیشتر است تا اینکه فقط در مدار سرگردان شده باشد.

• شکار لحظه انفجار موشک کره شمالی در آسمان شب

• ربات مخصوص آدم های شلخته ساخته شد/ عکس

نمونه های ماه که در طول مأموریت های آپولو(Apollo) به دست آمدند، شکست نهایی این فرضیه را به همراه داشتند. دانشمندان، ساختار ایزوتوپی این نمونه ها را تحلیل کردند. ایزوتوپ ها، انواعی از اتم ها هستند که عملکرد شیمیایی یکسانی دارند اما تعداد نوترون های متفاوتی را حمل می نمایند. راسل گفت: ما از ایزوتوپ ها به عنوان اثر انگشت هایی استفاده می کنیم که بسیار متمایز هستند.

وقتی سنگ های فضایی به طور مستقل تشکیل می شوند، تشخیص دادن آنها با ایزوتوپ ها آسان است. به عنوان مثال، یک سنگ مریخ با سنگ زمین فرق دارد اما به نظر می رسد ماه از همان ایزوتوپ های زمین تشکیل شده است.

راسل گفت: این بدان معناست که آنها احتمالا به نحوی از نظر ژنتیکی به هم مرتبط هستند زیرا هر جرم دیگری در منظومه شمسی دارای امضای ایزوتوپی متفاوتی است.

2. ماه در کنار زمین شکل گرفت

فرضیه برافزایش(Accretion) ماه را به تولد زمین پیوند می دهد. این نظریه نشان می دهد که هر دو جرم در حدود 4.6 میلیارد سال پیش از یک ابر غبار کیهانی پدید آمده اند.

براساس این نظریه، زمین یک دوقلوی حریص تر بوده و مواد بیشتری را در طول برافزایش اولیه اش به سمت خود کشیده که این موجب شده است میزان بزرگ تر، هسته مذاب تر و گرانش قوی تری داشته باشد. بنابراین، ماه به مدار زمین کشیده شد.

مشکل اینجاست که اگرچه ماه و زمین ایزوتوپ های مشترک دارند اما نحوه قرار گرفتن آنها در کنار هم بسیار فرق دارد. به عنوان مثال، ماه از سدیم و آهن بسیار کمتری نسبت به زمین تشکیل شده است.

راسل گفت: معمولا انتظار دارید که اگر یک مخلوط مواد از همان ابر تشکیل گردد، تقریبا به ترکیب مشابهی برسد و احتمالا کوچکتر باشد اما در واقع کاملا فرق دارد.

3. ماه یک کُره از مواد بود که هنگام آغاز چرخش زمین فروریخت

نظریه سوم شکل گیری همراه همیشگی ما چندان تملق آمیز نیست. این نظریه استدلال می نماید که ماه فقط به کمی چربی اضافی شباهت دارد که زمین آن را در اوایل زندگی خود ریخته است.

براساس این نظریه، زمانی که زمین آغاز به چرخش سریع تر کرد، بخشی از مواد آن جدا شد و سپس به طور معجزه آسایی دقیقا در جایی متوقف شد که برای ایجاد یک جرم در مدار زمین لازم بود.

فیزیک با این نظریه موافق نیست. راسل گفت: ریخته شدن چنین توده سنگی بسیار سخت است. مهم نیست که سیاره در آن موقع چقدر سریع می چرخید. ممکن است این اتفاق برای یک سیارک رخ دهد اما برای جرمی به بزرگی سیاره ما ممکن نیست.

یکی دیگر از مسائل مربوط به نظریه سوم این است که ماه به احتمال زیاد به سمت خورشید پرواز نموده یا به زمین بازگشته است؛ نه این که در مدار بماند.

4. یک سیاره هم میزان مریخ به زمین اولیه برخورد نموده است

رد کردن این نظریه ها، ما را با آخرین فرضیه باقی می گذارد که نظریه ضربه بزرگ است. اگرچه این نظریه بیشترین پشتوانه علمی را دارد اما مسلما بیشترین جهش تخیل را می طلبد.

این نظریه می گوید که حدود 4.5 میلیارد سال پیش، سیاره ای به میزان مریخ به نام تیا(Theia) با زمین نوی که به تازگی آغاز به برافزایش نموده بود، برخورد کرد. برخورد بین دو سیاره، انفجار مهیبی را پدید آورد که 100 میلیون برابر بزرگ تر از ضربه عامل انقراض دایناسورها بود.

براساس این نظریه، ضربه آن قدر مهیب بود که تیا مقداری از مواد زمین را به فضا پرتاب کرد و این مواد در نهایت به ماه تبدیل شدند. تیا با ذوب شدن در میان سنگ های مذاب که در نهایت به زمین و ماه امروز تبدیل شدند، ناپدید شد. بنابراین، تفاوت ظریف بین زمین و ماه را می توان با موضوع تغذیه تیا از گوشته زمین و دوری کردن از هسته آهنی آن شرح داد. راسل باور دارد که این می تواند شرح دهد چرا ماه بسیار فقیر از آهن است.

به گفته ناسا، کل فرآیند ممکن است تنها چند ساعت طول کشیده باشد.

اگرچه این امر دور از فکر به نظر می رسد اما به لطف نمونه های آپولو، به سرعت به نظریه اصلی پیرامون چگونگی شکل گیری ماه تبدیل شده است. راسل گفت: این یکی از پیروزی های مطلق ماموریت های آپولو است. پیش از آپولو، مردم هیچ سرنخی در خصوص این موضوع نداشتند که کدام یک از این مدل ها دلیل شکل گیری ماه بوده است. آپولو به وضوح نشان داد که ماه آن قدر شباهت های زیادی به این نظریه دارد که باید به نوعی با آن مرتبط باشد.

در هر حال، نظریه ضربه بزرگ خالی از اشکال نیست. ما هیچ ایده ای نداریم که تیا از کجا آمده و این سیاره هیچ مدرکی از خود به جا نگذاشته است.

احتمال دیگر این است که تیا تقریبا دوقلوی زمین بوده که در همان گوشه از منظومه شمسی ایجاد شده است.

دانشمندان برای آنالیز کردن این نکات ظریف نظریه ضربه بزرگ کوشش می نمایند. مدل سازی می تواند زاویه برخورد تیا با زمین و نحوه ترکیب شدن مواد آن با گوشته زمین را آنالیز کند.

یک پژوهش نو نشان می دهد تکه هایی به میزان یک قاره که از یک سیاره بیگانه آمده اند، ممکن است در اعماق سیاره ما پنهان شده باشند و بتوانند ساختارهای عجیبی را که به نظر می رسد هسته زمین را احاطه نموده اند، شرح دهند. هونگپینگ دنگ(Hongping Deng) استاد فیزیک محاسباتی آموزشگاه علوم چین، شبیه سازی های رایانه ای را اجرا کرد تا 100 میلیون ذره باقیمانده از لحظه برخورد تیا به زمین را تا میلیون ها سال بعد از آن به صورت مجازی ردیابی کند.

دانشمندان با استفاده از این شبیه سازی ها توانستند نشان دهند که بعضی از قطعات تیا - تقریبا دو درصد از کل جرم زمین - ممکن است درون سیاره ما زنده مانده و به آرامی در گوشته فرو رفته باشند.

بازگشت انسان به ماه

با تحقق یافتن رویای بازگشت انسان ها به ماه، آنها می توانند نمونه های گرانبهایی را از ماه به زمین بیاورند.

مجموعه ای از ماموریت های برنامه ریزی شده آینده به ماه، از جمله ماموریت آرتمیس(Artemis) ناسا برای بردن فضانوردان به سطح ماه برای اولین بار در بیش از 50 سال گذشته نیز می توانند فرصت هایی را برای آوردن نمونه های بیشتری از ماه به زمین فراهم نمایند.

راسل گفت: همه در حال حاضر درباره آرتمیس و کوشش های ناسا و آژانس فضایی اروپا برای بازگشت به ماه هیجان زده هستند. نکات بسیاری وجود دارد که آنها را حدود یک دهه آینده خواهیم فهمید.

5858