پیدایش ماه پرخشونت‌تر از چیزی که تاکنون فکر می‌کردیم بوده

کره‌ی ماه، نزدیک‌ترین همدم زمین، یکی از شگفت‌آورترین اجرام سیاره‌ای در سامانه‌ی خورشیدی است. مدار آن بیش از حد از زمین دور است، و به طور شگفت‌آوری نیز کج است (انحراف دارد). دانشمندان سیاره‌ای مدت‌هاست در پی یافتن مدلی‌اند که پاسخگوی این مسایل و همچنین دیگر ویژگی‌های مربوط به سامانه‌ی زمین-ماه باشد.

در نظریه‌ی "برخورد بزرگ" برای پیدایش ماه، در آغاز صفحه‌ی مداری ماه با صفحه‌ی استوایی زمین یکی بوده. در مدل استاندارد این نظریه (چارچوب بالایی) کجی محور زمین در آغاز نزدیک به ۲۳.۵ درجه‌ی امروزی بود. سپس ماه به آرامی و در مسیری که به آرامی آن را از صفحه‌ی استوایی زمین وارد صفحه‌ی برجگاهی (یا دایره‌البروجی، همان صفحه‌ی مدار زمین به گرد خورشید) می‌برد، از زمین دور شد.

ولی اگر در آغاز ِپس از برخورد، محور زمین حدود ۷۵ درجه شده بود (چارچوب پایینی)، پس گذار ما از صفحه‌ی استوایی زمین به صفحه‌ی برجگاهی می‌بایست ناگهان انجام شده باشد، چیزی که به نوسان‌های بزرگ دور برجگاه انجامید. این چارچوب دوم (پایینی) بهتر می‌تواند انحراف ۵ درجه‌ای مدار کنونی ماه با مدار زمین را توضیح دهد.

یکی از پژوهشنامه‌های تازه که بر پایه‌ی مدل‌های عددیِ پیدایش انفجاری ماه، و روند دگرگونی سامانه‌ی زمین-ماه در گذر زمان نوشته شده، بیش از همه‌ی پژوهش‌های گذشته به یافتن پاسخی برای این پرسش‌ها نزدیک شده است. بر پایه‌ی این پژوهشنامه که روز ۳۱ اکتبر در شماره‌ی برخطِ نشریه‌ی نیچر منتشر شد، برخوردی که به شکل‌گیری ماه انجامید باعث تغییرات فاجعه‌باری در چرخش زمین و کج شدن محور چرخش آن نیز شد.

.در این پژوهش گفته می‌شود که این برخورد چرخش زمین را بسیار سریع‌تر، و محور آن را بسیار کج‌تر از امروز کرد . در این چند میلیارد سال پس از برخورد، برهمکنش‌های پیچیده‌ای میان زمین، ماه، و خورشید روی داده که بسیاری از این تغییرات را ملایم‌تر کرده و سامانه‌ی زمین-ماه را به چیزی که اکنون می‌بینیم تبدیل کرده است. در این نظریه‌ی تازه، ناهنجاری‌های کنونی مدار ماه، یادگارهای گذشته‌ی فاجعه‌بار سامانه‌ی زمین-ماه دانسته شده‌اند.

داگلاس همیلتون، استاد اخترشناسی دانشگاه مریلند و یکی از نویسندگان پژوهشنامه‌ی نیچر می‌گوید: «شواهد نشان‌دهنده‌ی یک برخورد سهمگین هستند که انبوهی از موادی که ماه را ساختند را به فضا فرستاد. این مواد نخست حلقه‌ای از آوارها ساختند، سپس ذرات این حلقه به هم پیوسته و ماه را پدید آوردند. ولی اگر کجی محور زمین از آغاز پیدایش ماه ۲۳.۵ درجه‌ بوده، این سناریو کارایی کامل خود را از دست خواهد داد.»

فیزیک برخورد به وجود این حلقه‌ی آواری نیاز دارد، و بنا بر آن، مدار ماه درست پس از شکل‌گیری‌اش در صفحه‌ی استوایی زمین جای داشت. برهمکنش کِشندی میان زمین و ماه باعث دور شدن ماه از زمین شد [خواندید: *چرا ماه دارد از زمین دور می‌شود؟]، و این باعث شد که ماه از درون صفحه‌ی استوایی زمین، به درون صفحه‌ی "برجگاهی" (دایره‌البروجی) کشیده شود، یعنی به صفحه‌ی مدار زمین به گرد خورشید.

ولی امروزه، مدار ماه به جای آن که در صفحه‌ی برجگاهی باشد، پنج درجه با آن زاویه دارد.

همیلتون می‌گوید: «این انحراف بسیار نامعمول است. تاکنون توضیح خوبی برایش یافته نشده، ولی اگر گذشته‌ی پرخشونت‌تری را برای آغاز زمین در نظر بگیریم، می‌توانیم توضیحی برای این کجی هم پیدا کنیم.»

همیلتون و نویسنده‌ی اصلی پژوهش، ماتیا چوک از بنیاد ستی (SETI)، به همراه همکارانشان سایمون لاک از دانشگاه هاروارد و سارا استوارت از دانشگاه دیویس کالیفرنیا چندین سناریوی گوناگون را به آزمایش گذاشتند. ولی در پیروزمندترین‌ سناریوها، برخوردی که به پیدایش ماه انجامید، چرخش زمین را هم بی‌اندازه سریع می‌کرد -حدود دو برابر پیش‌بینی مدل‌های دیگر. این برخورد همچنین کجی مدار زمین را هم بسیار بیشتر کرد، میان ۶۰ تا ۸۰ درجه.

چوک می‌گوید: «ما از پیش گمان برده بودیم که زمین در آغاز و به ویژه پس از برخورد، سریع‌تر از اکنون می‌چرخیده. اگر کجی آغازین محور آن پس از برخورد را بیشتر در نظر بگیریم، کند شدن چرخشش در گذر زمان را بهتر می‌توانیم توضیح دهیم.»

این مدل همچنین نشان می‌دهد که ماه در آغاز بسیار به زمین نزدیک‌تر از امروز بوده، ولی کم کم دورشده تا اکنون که حدود ۱۵ برابر دورتر از روز نخست است. و هر چه ماه از زمین دورتر می‌شده، تاثیر خورشید بر مدارش افزایش می‌یافته.

به گفته‌ی پژوهشگران، هر دو عامل -زمین کج‌تر و سریع‌تر، به همراه دور شدن ماه- به شکل دادن مدار شگفت‌انگیز ماه کمک کرده‌اند. مدار ماه به احتمال بسیار در آغاز زندگیش همتراز با صفحه‌ی استوای زمین بوده، ولی ۶۰ تا ۸۰ درجه کج شده که با کجی محور زمین همخوانی داشته است.

یافته‌ی کلیدی پژوهش تازه اینست که اگر زمین پس از پیدایش ماه واقعا بیش از ۶۰ درجه کج شده بوده، پس ماه نمی‌توانسته آرام و یکنواخت از صفحه‌ی استوایی زمین بیرون رفته و وارد صفحه‌ی مداری آن شود. در عوض، این جابجایی ناگهانی بوده و باعث شده ماه نسبت به صفحه‌ی برجگاهی بسیار کج شود- بسیار بیشتر از چیزی که امروز می‌بینیم.

چوک می‌گوید: «با دور شدن ماه، نفوذ خورشید بر آن هم بیشتر شده و انحراف شدید محور زمین باعث یک گذار پرآشوب‌تر شد. سپس، و با گذشت میلیاردها سال، انحراف ماه به آرامی کاهش یافت و به ۵ درجه‌ای که امروز می‌بینیم رسید. پس این انحراف ۵ درجه‌ایِ امروز یک یادگار و نشان یک انحراف بسیار بیشتر در گذشته است.»

همیلتون اذعان دارد که این مدل پاسخگوی همه‌ی پرسش‌های به جا مانده درباره‌ی مدار ماه نیست. ولی به گفته‌ی او، نقطه‌ی قوتش اینست که یک چارچوب برای پاسخ دادن به پرسش‌های تازه در آینده فراهم می‌کند.

همیلتون می‌افزاید: «مسیرهای احتمالی بسیاری برای دگردیسی سامانه‌ی ماه-زمین از آغاز پیدایش ماه تا چیزی که امروزه می‌بینیم وجود دارد. ما تاکنون چند تای آنها را شناسایی کرده‌ایم، ولی بی‌شک مدل‌های دیگری هم وجود دارد. چیزی که اکنون داریم مدلی پذیرفتنی‌تر است که ساده‌تر و بهتر از مدل‌های پیشین کار می‌کند. به نظر ما این یک پیشرفت چشمگیر است که ما را به آنچه واقعا روی داده بوده نزدیک‌تر می‌کند.»

--------------------------------------------

به تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

http://telegram.me/onestar_in_sevenskies

واژه نامه:

Earth - moon - solar system - orbital tilt - Advance Online - journal Nature - spin axis - Douglas Hamilton - University of Maryland - equatorial plane - ecliptic plane - sun - Matija Cuk - SETI - Simon Lock - Harvard University - Sarah Stewart - University of California - Davis - planet - equator

منبع: دانشگاه مریلند

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان