نگاهی نو به تولد خشونت بار ماه

* یافته های تازه نشان می دهد که برخورد تئا به زمین جوان آنقدر خشن بود که ابرِ پدید آمده از خرده های برخورد، پیش از آرام گرفتن و شکل دادن ماه، به طور کامل در هم آمیخته بوده.

این نمای هنری برخورد میان دو جرم سیاره ای را نشان می دهد. به باور دانشمندان، کره ی ماه در پی یک چنین برخوردی که ۱۵۰ میلیون سال پس از پیدایش سامانه ی خرشیدی، میان زمین و یک جرم دیگر رخ داد پدید آمد

هنوز ۱۵۰ میلیون سال از پیدایش سامانه ی خورشیدی نگذشته بود که جرمی غول پیکر به بزرگی سیاره ی بهرام (مریخ) به زمین برخورد کرد و با آن یکی شد. در پی این رویداد، ابری غول آسا از سنگ و خاک به فضا رفت. همین ابر بود که سرانجام ذراتش به هم پیوستند و کره ی ماه را ساختند.

این نظریه با نام "برخورد بزرگ"، حدود ۳۰ سال است که دانشمندان سیاره ای را کاملا راضی نگه داشته- البته تنها با یک ایراد. اگرچه این سناریو با نگاه به اندازه ی ماه و فیزیک مدارش به گرد زمین، منطقی به نظر می رسد، ولی اگر همنهش ایزوتوپی ماه و زمین -هم ارز زمین شناسی "اثر انگشت" DNA- را با یکدیگر بسنجیم، کار کمی مشکل می شود. دقیق تر بگوییم، زمین و ماه بیش از اندازه همانند یکدیگرند.

چشمداشت دانشمندان مدت ها این بوده که ماه می بایست "اثر انگشت" ایزوتوپی آن جرم بیگانه را در خود داشته باشد. چون آن جرم که به نام «تئا» خوانده شده از یک جای دیگرِ سامانه ی خورشیدی آمده بوده، پس احتمالا اثر انگشت ایزوتوپی‌اش بسیار با زمین جوان متفاوت بوده.

اکنون گروهی از دانشمندان در دانشگاه مریلند (UMD) یک اثر انگشت ایزوتوپی تازه برای ماه به دست آورده اند که می تواند تکه ی گمشده ی این جورچین را به ما بدهد. آنان با تمرکز بر یکی از ایزوتوپ های تنگستن که هم در ماه و هم در زمین یافته شده، برای نخستین بار مدل پذیرفته شدی پیدایش ماه را با همسانی نامنتظره ی اثر انگشت های ایزوتوپی ماه و زمین آشتی دادند. یافته های آنان نشان می دهد که برخورد تئا به زمین جوان آنقدر خشن بود که ابرِ پدید آمده از خرده های برخورد، پیش از آرام گرفتن و شکل دادن ماه، به طور کامل در هم آمیخته بوده (مخلوط شده بوده). این یافته ها در پیش-نگارش آنلاینِ روز ۸ آوریل ۲۰۱۵ نشریه ی نیچر منتشر شده است.

ریچارد واکر، استاد زمین شناسی در UMD و یکی از نویسندگان این پژوهش می گوید: «مشکل اینست که زمین و ماه از دیدگاه اثر انگشت های ایزوتوپی بسیار همسانند، که نشان می دهد هر دو از موادی همسان که در آغاز تاریخ سامانه ی خورشیدی گرد آمده بوده درست شده اند. این غافلگیرکننده است، زیرا انتظار می رود آن جرمِ هم-اندازه ی بهرام که ماه را پدید آورد بسیار متفاوت بوده باشد. پس معما اینجاست که زمین و ماه نمی بایست به این اندازه همسان باشند.»

در سال های گذشته چندین نظریه ی گوناگون درباره ی دلیل همسانی ایزوتوپی زمین و ماه ارایه شده: شاید آن برخورد یک ابر غول پیکر خاک و خرده سنگ پدید آورده بوده که کاملا با زمین در آمیخته و سپس بعدها فشرده شده و ماه را ساخته بوده. یا شاید تئا -به گونه ای شانسی- از دید ایزوتوپی همسان با زمین بوده. و نظریه ی سوم هم می گوید شاید ماه از مواد خود زمین پدید آمده بوده نه تئا، گرچه در آن صورت برخورد می بایست برخوردی بسیار نامعمول بوده باشد.

واکر و گروهش برای یافتن یک توضیح به سراغ پدیده ی شناخته شده و بررسی شده ی دیگری رفتند که در آغاز تاریخ سامانه ی خورشیدی رخ داده بود. شواهد نشان می دهند که هم زمین و هم ماه پس از برخورد اصلی مواد افزوده ای گرد آورده بودند، و زمین بیش از ماه از این خاک و خرده سنگ ها به دست آورد. این مواد تازه مقدار فراوانی تنگستن داشتند، ولی مقدار به نسبت کمی از آن، یک ایزوتوپ سبک تر به نام تنگستن-۱۸۲ بود. با کنار هم گذاشتن این دو مدرک، چشمداشت این خواهد بود که زمین مقداری کمتری تنگستن-۱۸۲ داشته باشد تا ماه.

و چنان چه انتظار می رفت، واکر و گروهش با مقایسه ی سنگ های ماه و زمین دریافتند که به راستی هم نسبت تنگستن-۱۸۲ در ماه بیشتر از زمین است. هرچند نکته ی کلیدی اینست که چقدر بیشتر؟

واکر می گوید: «تفاوت کوچک ولی چشمگیر میان همنهش ایزوتوپ تنگستن ماه و زمین کاملا با مقدار متفاوت موادی که زمین و ماه در آن برخورد به دست آوردند همخوانی دارد. این بدان معناست که درست پس از شکل گیری ماه، همنهش ایزوتوپی آن دقیقا با گوشته ی زمین یکی بوده.»

این یافته از این اندیشه پشتیبانی می کند که توده ی مواد پدید آمده در برخورد، که بعدها ماه را تشکیل داد، می بایست پیش از فشرده و سرد شدن ماه کاملا مخلوط شده باشد. این می تواند هم دلیل همسانی کلی در اثر انگشت های ایزوتوپی و هم اندک تفاوت در تنگستن-۱۸۲ را توضیح دهد.

این یافته همچنین این اندیشه ها را هم رد می کند که ساختار تئا با زمین یکسان بوده، و یا این که ماه از موادِ زمینِ پیش از برخورد درست شده. در هر دو مورد، بسیار بعید است که چنین همبستگی خوبی میان تنگستن-۱۸۲ و مقدار مواد گرد آمده توسط ماه و زمین پس از برخورد برقرار باشد.

واکر می گوید: «این دستاورد ما را یک گام در راه شناخت پیوند خانوادگی نزدیک میان زمین و ماه جلوتر می برد. ما هنوز نیاز به بررسی جزییات داریم ولی شک نیست که سامانه ی خورشیدی ما در آغاز تاریخش جای بسیار پرخشونتی بوده.»

در همین زمینه: 

* اکسیژن درون سنگ های ماه راز پیدایش آن را فاش کردند  

* مدل تازه برای شکل گیری ماه 
* ناسا دو ویدیوی تازه از ماه منتشر کرد: "فرگشت ماه" و "تور ماه" 

واژه نامه:

solar system - Mars - Earth - isotopic composition - DNA - fingerprint - moon - isotope - Tungsten - UMD - Theia - Nature - Richard Walker - Tungsten-182 - mantle -

منبع: sciencedaily

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان