ردپایی از یک معما و راز کیهانی: ماه چگونه به وجود آمد؟

فرارو- ماه ما میلیاردها سال همراه همیشگی ما بوده است اما ما هنوز مطمئن نیستیم که چگونه به وجود آمده اگرچه دانشمندان چند نظریه در این باره مطرح کرده اند. با رقابت افرادی مانند ناسا و ایلان ماسک برای فرود روی ماه در پنج سال آینده شما فکر می‌کنید که ما همه چیز را در مورد ماه می‌دانیم. با این وجود، واقعیت آن است که پرسش‌های زیادی بی‌پاسخ باقی مانده‌اند از جمله یکی از اساسی‌ترین آن پرسش‌ها این است: ماه برای اولین بار چگونه به وجود آمد؟ پاسخ به آن به طرز شگفت آوری دشوار بوده و دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که چگونه این اتفاق رخ داده است.

به گزارش فرارو به نقل از بیزینس اینسایدر، با این وجود، آنان نظریه‌هایی دارند که برجسته‌ترین آن احتمالا عجیب‌ترین آن‌ها می‌باشد زیرا برخورد یک سیاره بیگانه به زمین و سپس ناپدید شدن آن بیش از ۴ میلیارد سال پیش را شامل می‌شود.

در ادامه به چهار نظریه اصلی در مورد چگونگی شکل گیری ماه و این که چرا راز کشف حقیقت می‌تواند در اعماق سیاره‌مان نهفته باشد اشاره خواهیم کرد:

۱-ماه در کنار زمین سرگردان و در مدار آن اسیر شد

در این نظریه ماه به مثابه یک سیارک غول پیکر در جهان سرگردان بود. طبق این نظریه یک روز از مجاورت زمین گذشت و ماه در مدار آن گرفتار شد و از آن زمان تاکنون با زمین باقی مانده است.

این نظریه اصلا غیر ممکن نیست از این گذشته تصور می‌شود که فوبوس و دیموس سیارک‌هایی هستند که توسط میدان گرانش مریخ اسیر شده‌اند و در برخی مطالعات آن‌ها را حاصل برخورد جسمی دیگر به مریخ می‌دانند. مطالعات اخیر نشان می‌دهند فوبوس و دیموس حاصل از هم گسیخته شدن یک قمر بزرگ‌تر در حدود ۱ تا ۲.۷ میلیارد سال پیش هستند.

با این وجود، در مورد زمین نظریه تسخیر یا تصرف بسیار بعید به نظر می‌رسد و یک دلیل آن است که ماه تقریبا به اندازه خود مریخ بسیار بزرگ است.

«سارا راسل» استاد علوم سیاره‌ای در موزه تاریخ طبیعی می‌گوید: «یک شئ با این اندازه بیش از آن که صرفا در مدار قرار گرفته باشد بیش‌تر احتمال دارد که به سیاره برخورد کرده باشد».

نمونه‌های قمری که در طول ماموریت‌های آپولو به دست آمد میخ نهایی را بر تابوت این نظریه کوبید. دانشمندان ساختار ایزوتوپی آن نمونه‌ها را مورد تجزیه و تحلیل و ارزیابی قرار دادند. ایزوتوپ‌ها اشکالی از اتم‌ها هستند که عملکرد شیمیایی یکسانی دارند اما تعداد نوترون‌های متفاوتی را حمل می‌کنند.

راسل می‌گوید: «ما از ایزوتوپ‌ها به عنوان اثر انگشت استفاده می‌کنیم که بسیار متمایز هستند. وقتی سنگ‌های فضایی به طور مستقل تشکیل می‌شوند تشخیص و تمییز آن‌ها از طریق ایزوتوپ آسان است. برای مثال، یک سنگ مریخ متفاوت از سنگ زمین به نظر می‌رسد. با این وجود، به نظر می‌رسد ماه از همان ایزوتوپ زمین تشکیل شده است».

او می‌افزاید: «این بدان معناست که آن‌ها باید به نحوی از نظر ژنتیکی به هم مرتبط باشند زیرا هر جسم دیگری در منظومه شمسی دارای امضای ایزوتوپی متفاوت است».

۲-ماه در کنار زمین شکل گرفت

نظریه دیگری ماه را به تولد زمین پیوند می‌زند. این نظریه نشان می‌دهد که هر دو جرم از یک ابر غبار کیهانی در حدود ۴.۶ میلیارد سال پیش پدید آمده اند. بر اساس این نظریه زمین بخش حریص‌تری از آن دوقلو بوده و مواد بیش‌تری را در مراحل افزایش اولیه به سمت خود کشیده که منجر به بزرگتر شدن اندازه آن و هسته مذابی که دارد و قوی‌تر شدن گرانش آن شده است. پس از آن ماه به مدار زمین کشیده شده است.

با این وجود، مشکل آن است که علیرغم آن که ماه و زمین ایزوتوپ‌های مشترک دارند نحوه قرار دادن آن‌ها کنار یکدیگر بسیار متفاوت است. برای مثال، ماه از سدیم و آهن بسیار کمتری نسبت به زمین تشکیل شده است. راسل می‌گوید: «شما انتظار دارید در صورتی که از همان ابر و از همان مخلوط مواد تشکیل می‌شد و تقریبا به همان ترکیب و شاید مقداری کوچک‌تر می‌رسید. اما در واقع کاملا متفاوت است».

۳-ماه کره‌ای از مواد بود که هنگام آغاز چرخش زمین ریخته شد

نظریه دیگری برای شکل گیری ماه به عنوان همراه همیشگی ما وجود دارد که چندان مبالغه‌آمیز نیست. در این نظریه این گونه استدلال می‌شود که ماه صرفا به اصطلاح مقداری از چربی اضافی کودک است که زمین ما در اوایل حیات‌اش ریخته است. براساس نظریه شکافت در قرن نوزدهم میلادی جورج پسر چارلز داروین این نظریه را مطرح کرد که ماه از مواد خارجی پرتاب شده از هسته چرخشی فوق العاده داغ زمین تشکیل شده است. این مواد در فضا سرد شده و به شکل یک جسم مداری یعنی ماه درآمده اند. اکثر کارشناسان این نظریه را رد کرده و می‌گویند زمین آن قدر سریع نمی‌چرخد که مواد زیادی از آن جدا شود.

براساس این نظریه زمانی که زمین شروع به چرخش سریع‌تر کرد بخشی از مواد آن جدا شد و سپس به طور معجزه آسایی دقیقا در جایی که برای ایجاد جسمی در مدار زمین لازم بود متوقف شد. در این باره فیزیک با این نظریه هم نظر نیست. راسل می‌گوید: «ریختن چنین توده سنگی بسیار دشوار است مهم نیست که سیاره زمین در آن زمان چقدر سریع می‌چرخید. این ممکن است برای یک سیارک رخ دهد اما نه برای چیزی به بزرگی یک سیاره».

یکی دیگر از مسائل مربوط به این نظریه آن است که ماه به احتمال زیاد به سمت خورشید پرواز می‌کند یا به زمین بازمی گردد تا این که در مدار بماند.

۴- سیاره‌ای به اندازه مریخ به زمین اولیه برخورد کرد

این ایده ما را به آخرین فرضیه یعنی نظریه برخورد عظیم آشنا می‌سازد. علیرغم آن که این فرضیه بیش‌ترین پشتوانه علمی را دارد مسلما برای پذیرش آن به بزرگترین جهش تخیل نیز نیاز داریم! این نظریه حاکی از آن است که که حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش سیاره‌ای به اندازه مریخ به نام «تیا» (Theia) مقداری از مواد زمین را به فضا پرتاب کرد که در نهایت به ماه تبدیل شد. در نظریه تیا آن سیاره با ذوب شدن در میان سنگ‌های مذاب که در نهایت به زمین و ماه تبدیل شد ناپدید شده است.

طبق آن نظریه برخورد بین دو سیاره باعث ایجاد انفجاری مهیب شد که ۱۰۰ میلیون برابر بزرگ‌تر از ضربه‌ای بود که دایناسورها را از بین برد.

پژوهشگران می‌گویند تفاوت ظریف بین زمین و ماه را می‌توان با اتفاق رخ داده برای گوشته زمین اماعدم رخ دادن آن برای هسته زمین توضیح داد که به گفته راسل می‌تواند بیانگر چرایی فقیرتر بودن ماه از آهن در مقایسه با زمین می‌باشد. به گفته ناسا کل این فرآیند ممکن است تنها چند ساعت به طول انجامیده باشد. در حالی که این امر دور از ذهن به نظر می‌رسد به لطف نمونه‌های به دست آمده توسط آپولو این فرضیه به سرعت به نظریه اصلی برای چگونگی شکل گیری ماه تبدیل شد.

راسل می‌گوید: «این یکی از پیروزی‌های مطلق ماموریت‌های آپولو بوده است. صادقانه بگویم که پیش از ماموریت آپولو ما هیچ سرنخی در این باره نداشتیم که کدام یک از این مدل‌ها علت شکل گیری ماه بودند. آپولو به وضوح نشان داد که ماه و زمین به قدری با یکدیگر شباهت دارند که باید به نحوی مرتبط با یکدیگر بوده باشند».

به نظر می‌رسد که تجزیه و تحلیل سنگ‌های ماه از این نظریه پشتیبانی می‌کند چون این سنگ‌ها حاوی ایزوتوپ‌های اکسیژن شبیه به ایزوتوپ‌های سنگ‌های زمین هستند. ترکیبات شیمیایی دورافتاده به دانشمندان امکان بررسی ترکیب تیا را می‌دهد.

با این وجود، نظریه برخورد عظیم عاری از اشکال نیست. ما هیچ ایده‌ای نداریم که تیا از کجا آمده این سیاره هیچ گونه شواهدی از خود برجای نگذاشته است.

مسئله دیگر آن است که مشخص نیست اگر ماه و زمین در طول مسیر تکه‌هایی از تیا را در طول مسیر برداشته‌اند چرا تا این اندازه شبیه یکیگر هستند. براساس گزارش منتشر شده در سایت Space مدل‌ها نشان می‌دهند که بیش از ۶۰ درصد ماه باید از تیا تشکیل شده باشد. یکی از احتمالات آن است که در نقطه برخورد تیا به قدری با زمین و ماه مخلوط شده که در عمل قابل تشخیص از یکدیگر نیستند. احتمال دیگر آن است که تیا تقریبا دوقلوی زمین بوده و در همان گوشه از منظومه شمسی ایجاد شده است.

دانشمندان در حال کار برای تطبیق این نکات ظریف نظریه برخورد عظیم هستند. مدل سازی می‌تواند زاویه برخورد سیاره با زمین و نحوه ترکیب مواد آن با گوشته زمین را بررسی کند. نتیجه مطالعه‌ای تازه نشان می‌دهد که تکه‌هایی به اندازه یک قاره از یک دنیای بیگانه ممکن است در اعماق سیاره ما پنهان شده باشند و این موضوع می‌تواند ساختارهای عجیب و غریبی را که به نظر می‌رسد هسته زمین را احاطه کرده‌اند توضیح دهد.

«هونگ پینگ دنگ» استاد فیزیک محاسباتی از آکادمی علوم چین شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای ردیابی ۱۰۰ میلیون ذره مجازی را از لحظه برخورد تیا به زمین تا میلیون‌ها سال بعد را اجرا کرد. دانشمندان با استفاده از شبیه‌سازی‌ها توانستند نشان دهند که برخی از قطعات تیا (تقریبا ۲ درصد از کل جرم زمین) می‌تواند داخل سیاره ما زنده بماند و به آرامی در گوشته غرق شود.

مجموعه‌ای از ماموریت‌های برنامه ریزی شده آینده به ماه از جمله ماموریت آرتمیس ناسا برای آوردن فضانوردان به سطح ماه برای اولین بار در بیش از ۵۰ سال هم چنین می‌تواند فرصت‌هایی را برای بازگرداندن نمونه‌های بیش‌تری از ماه ارائه دهد. راسل می‌گوید: «در حال حاضر همگان درباره آرتمیس و لحظه بازگشت به ماه هیجان زده هستند». او می‌افزاید: «موارد زیادی وجود دارند که ما در یک دهه آینده آن را کشف خواهیم کرد».