چرا مدار ماه نسبت به زمین کج است؟

* بر پایه ی پژوهشی تازه که به رهبری دانشمند ایرانی، کاوه پهلوان انجام شده، انحراف رازآلود مدار ماه در اثر کشش های گرانشی‌ای پدید آمده که از سنگ های بزرگی که از کنارش می گذشتند و به زمین برخورد می کردند بر آن وارد می شده.
* اگر صفحه ی مداری زمین و ماه یکی بود، ما به طور ماهانه بیننده ی یک ماه گرفتگی می بودیم.

نظریه ی پیشرو درباره ی ریشه ی پیدایش ماه اینست که جرمی به نام تئا با بزرگی سیاره ی بهرام، حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش به زمین نوپا برخورد کرد و ماه از به هم پیوستن انبوه آوارهایی ساخته شد که از این برخورد به فضا رفته و در قرصی به گرد زمین به چرخش در آمده بودند.

صفحه ی مداری ماه به اندازه ی ۵ درجه نسبت به صفحه ی مداری زمین کج است که دلیلش می تواند کشش های گرانشی از سوی اجرام کوچک تر در آغاز پیدایش آن باشد

با این وجود، مدار کنونی ماه حدود ۵ درجه نسبت به صفحه ی مداری زمین کج است. پژوهش پیشین نشان داده بود که این کجی می بایست ۱۰ برابر کوچک تر باشد- یک راز دیرپا که به نام مساله ی انحراف ماه شناخته می شود. اینک، پژوهش تازه نشان می دهد که تلنگر گرانشی به ماه در دوران نوزادیش شاید بتواند پاسخگوی این چیستان باشد. به نوشته ی نویسندگان پژوهش تازه، این یافته همچنین می تواند به توضیح سطح طلا، پلاتین، و فلزهای دیگری که در لایه های بیرونی زمین یافته شده کمک کند.

برخوردها در آغاز پیدایش سامانه ی خورشیدی

سامانه ی خورشیدی در روزگار آغازینش انباشته از سنگ های غول پیکری بود که در فضای آن به این سو و آن سو می رفتند و سرانجام به زمین و سیاره های دیگر کوبیده می شدند.

دانشمندان برای این پژوهشِ تازه، شبیه سازی هایی رایانه ای از روزگار نوزادی سامانه ی خورشیدی انجام دادند و مدل های خود را با یکی کردن صفحه ی مداری ماه و زمین آغاز کردند (برخورد میان سنگ هایی که سرانجام ماه را ساختند به هدررفت انرژی آن ها انجامید و قرص آوارهای پیرامون زمین را تخت و هموار ساخت، که باعث شد ماه در همان صفحه ی مداری زمین به گرد آن بچرخد). جرم کلی سنگ ها در این شبیه سازی ها هم ارز ۰.۷۵ تا ۱.۵ درصد جرم زمین در نظر گرفته شد (برای مقایسه، جرم ماه حدود ۱.۲ درصد جرم زمین است.)

پیش از آن که سنگ های غول پیکر به زمین برخورد کنند، هر یک به طور معمول هزاران بار از کنار این سیاره گذشته بودند و برخی از آن ها می توانستند به اندازه ای به زمین یا ماه نزدیک شده باشند که با کشش گرانشی خود، در مدار ماه آشفتگی (اختلال) ایجاد کنند. پژوهشگران دریافتند شانس بسیاری وجود دارد که ده ها میلیون سال پس از پیدایش ماه، این گذرهای نزدیک به کج شدن مدار ماه و رسیدن آن به انحرافی که اکنون می بینیم انجامیده باشند.

کاوه پهلوان، یک دانشمند سیاره ای در رصدخانه ی کوت دازور در نیس فرانسه، و نویسنده ی اصلی این پژوهشنامه به اسپیس دات کام گفت: «شگفت آورترین چیز درباره ی این یافته ها اینست که مسیر مداری ماه به آسانی در اثر برهم کنش های گرانشی با اجرام گذری کج شده یا دچار آشفتگی می شود.»

بر پایه ی این یافته ها، برخورد سهمگینی که ماه را پدید آورد نزدیک پایان پیدایش زمین رخ داده بوده.

پهلوان می گوید: «اگر آن رویداد سازنده ی ماه زودتر رخ داده بود، یعنی در زمانی که اجرام بزرگ بیشتری به این سو و آن سو می رفتند، مدار ماه آشفتگی بیشتری پیدا می کرد و به احتمال بسیار ناپایدار می شد، به گونه ای که یا به زمین برخورد می کرد یا از چنگ گرانش زمین می گریخت و راهی فضای میان-سیاره ای می شد. این که برخورد ماه-ساز در زمانی به نسبت دیرتر در تاریخ زمین رخ داد می تواند به عنوان یک ضرورت برای ماندگاری آن شناخته شود. ماه اگر زودتر می آمد به سادگی از دست می رفت.»

در روزگار نوجوانی زمین، برهم کنش های گرانشی بسیاری میان سامانه ی زمین-ماه و اجرام کوچک تر رخ داده بوده

فلزهای گرانبها

این یافته ها همچنین پژوهش گذشته را هم تایید می کنند که بر پایه ی آن، سنگ های بزرگ آسمانی با پوشاندن یک "روکش دیرهنگام" از فلزات بر روی زمین، حدود ۱ درصد به جرم آن افزودند. طلا، پلاتین، ایریدیوم، و فلزهای ویژه ی دیگر به شدت آهن-دوست (سیدروفیل) هستند، یعنی گرایش شیمیایی نیرومندی به آهن دارند. از آن جایی که زمین نوزاد تا اندازه ی بسیاری مذاب بود، بیشتر آهنش در همان زمان پایین رفت و در هسته ته نشین شد، و گمان می رود بیشتر عنصرهای به شدت آهن‌دوست زمین را هم با خود برده باشد. این واقعیت که اکنون چنین فلزهایی در لایه های به نسبت بالای سطح زمین یافته می شوند نشان می دهد که از آغاز مال زمین نبوده اند بلکه توسط سنگ های بزرگی به زمین آورده شده اند که پس از پایان شکل گیری هسته ی زمین به سطح آن برخورد کردند.

روبین کنوپ، یک دانشمند سیاره ای در بنیاد پژوهشی جنوب باختر، در یادداشتی درین باره نوشت: «اگر این انبوه اجرام گذرنده وجود نداشت، چه بسا کره ی ماه اکنون داشت در صفحه ی مداری زمین به گرد آن می چرخید و ما هر ماه بیننده ی یک خورشیدگرفتگی زیبا بودیم. ولی [در عوض] جواهراتمان زیبایی کمتر داشتند- زیرا به جای طلا و پلاتین، از قلع و مس درست می شدند.»

پهلوان می گوید: «این آسیب پذیری سامانه های سیاره-ماه نسبت به آشفتگی های گرانشی که از اجرام خارجی بر آن ها وارد می شده می تواند به توضیح برخی از ویژگی های اسرارآمیز در بخش درونی سامانه ی خورشیدی کمک کند.» برای نمونه، ناهید هم به احتمال بسیار دچار همان گونه برخوردهای سهمگینی شده که ماهِ زمین را پدید آوردند، ولی هیچ ماهی ندارد، و -به گونه ی شگفت انگیزی- چرخش محوری بسیار کمی دارد.»

پهلوان می گوید: «آیا می توان ویژگی های ناهید را دستاورد یک سامانه ی سیاره-ماه دانست که در اثر رویارویی های بزرگ ولی بدون برخورد دچار ناپایداری شده بوده؟ این موضوعی برای پژوهش های آینده است.»

پهلوان و نویسنده ی همکارش، الساندرو موربیدلی یافته های خود را در شماره ی ۲۶ نوامبر نشریه ی نیچر منتشر کردند.

واژه نامه:

moon - gravitational tug - Earth - Mars - Theia - lunar inclination - gold - platinum - metal - solar system - planet - computer simulation - orbital plane - Kaveh Pahlevan - Observatory of the Côte d'Azur - platinum - iridium - siderophile - iron - core - element - total solar eclipse - Robin Canup - Southwest Research Institute - Nature - tin - copper - Venus - axis - Alessandro Morbidelli

منبع: Space.com

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان