وجود "آب" چقدر می‌تواند داستان پیدایش ماه را تغییر دهد؟

* آیا وجود آب در ماه با نظریه‌ی "برخورد بزرگ" ناسازگار است؟

چقدر جالب است که اندکی آب می‌تواند چنین دگرگونی‌هایی ایجاد کند! 

ماه در زمانی میان ۴.۴ و ۴.۵ میلیارد سال پیش، در پی برخورد یک جسم با زمین که هنوز روزگار نوزادی‌اش را می‌گذراند پدید آمد. این برخورد قرصی داغ و تا اندازه‌ی تبخیر شده از مواد درست کرد که به گرد این "پیش-زمین" می‌چرخید، و در پایان سرد شد و انباشته شد و ماه را آفرید.

شبیه‌سازی مدل استاندارد پیدایش ماه- برخورد جرمی به بزرگی سیاره‌ی بهرام به زمین در ۴.۴ تا ۴.۵ میلیارد سال پیش، تشکیل قرصی از ذرات آواری، و برافزایش ماه از این قرص. اگر ویدیو اینجا جرا نشد می‌توانید آن را در تلگرام، فیسبوک، و یا تویتر یک ستاره در هفت آسمان ببینید

دانشمندان تا سال‌ها می‌پنداشتند که در پیامدهای پس از برخورد، هیدروژن از مولکول‌های آب جدا شد و به همراه عنصرهای دیگری که نقطه‌ی جوش پایینی داشتند (به اصطلاح عنصرهای گریزا یا فرّار)، از این قرص گریختند و در فضا پراکنده شدند. این باعث شد ماهی که پدید آمد یک جرم خشک و بدون عنصرهای گریزا باشد، چیزی که با بررسی های گذشته روی نمونه‌های خاک و سنگ ماه همخوانی داشت.

ولی پژوهش‌ِ تازه‌ای که درباره‌ی شیمی ماه در دست انجام است نشان می‌دهد که این کره می‌تواند آبدارتر از آنچه در آغاز پنداشته می‌شد باشد، و این چیزیست که پرسش‌هایی درباره‌ی برخی از جنبه‌های این داستان پیدایش مطرح می‌کند.

میکی ناکاجیما از بنیاد کارنگی می‌گوید: «این هنوز جای بررسی و پژوهش بسیاری دارد، از همین رو چیزهای بسیاریست که دانشمندان، از جمله همکاران ما در بنیاد کارنگی، می‌خواهند درباره‌ی میزان آب موجود در ماه بدانند. این پرسشی بسیار مهم است و با توجه به محدود بودن آگاهی‌های ما از تاریخچه و پراکندگی آب‌های ماه، یافتن پاسخش بسیار چالش‌برانگیز است.» ناکاجیما و دیوید استیونسن از کلتک پژوهشی را آغاز کردند در این باره که آیا با توجه به محتوای بالای آب که به تازگی برای ماه برآورد شده، نظریه‌های رایج درباره‌ی پیدایش ماه نیاز به بازنویسی دارند یا نه.

گزارش این پژوهش توسط "ارث اند پلنتاری ساینس لترز" منتشر شده است.

نمایی از ویدیوی بالا

آنها شبیه‌سازی‌های پرجزییاتی انجام دادند تا ببینند آیا نظریه‌های "برخوردی" موجود برای پیدایش ماه می‌تواند یک ماه را توجیه کند که هم آبدار باشد و هم خالی از دیگر عنصرهای گریزا، از جمله پتاسیوم و سدیم؟

آنها چندین مدل با شرایط دمایی و فراوانیِ آبِ گوناگون برای قرصِ ماه‌ساز پدید آوردند. در دماهای بالا، این قرص انباشته از بخار سیلیکاتی می‌شد که از تبخیر گوشته‌ی هر دو جرم (هم پیش‌زمین، و هم جرم برخوردگر) سرچشمه می‌گرفت، با مقدار به نسبت کمی هیدروژن هم که از آب جدا شده بود. در مدل‌هایی با دمای پایین‌تر، این قرص انباشته از آب می‌شد ولی در چنین دماهایی، هیدروژن از این آب جدا نمی‌شد و در نتیجه سازوکار گریزا بودنش بسیار ناکارآمد می‌شد (نمی‌توانست به فضا بگریزد).

ناکاجیما توضیح می‌دهد: «خبر خوب اینست که مدل‌های ما نشان می‌دهند که یافته‌های تازه درباره‌ی آبدار بودن ماه با نظریه‌ی برخورد بزرگ ناسازگار و در تناقض نیست.»

ولی این یافته‌ها این معنی را هم می‌دهند که دانشمندان باید نظریه‌های دیگری را برای دلیل تهی بودن ماه از پتاسیم، سدیم، و دیگر عنصرهای گریزا مطرح کنند. احتمال‌های دیگری وجود دارد، از جمله این که عنصرهای گریزای درون قرص به جای این که بگریزند یا بخشی از ماه شوند، به زمین پیوستند. شاید هم زمانی که ماه تازه داشت از قرصِ پس از برخورد پدید می‌آمد، این عنصرها از پیش بخشی از ماه شدند ولی بعدها از آن جدا شدند.

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

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

Moon - giant impact - proto-Earth - planet - hydrogen - water - molecule - element - volatile element - Department of Terrestrial Magnetism - Erik Hauri - Carnegie - Miki Nakajima - Caltech - Dave Stevenson - Earth and Planetary Science Letters - potassium - sodium - silicate - mantle

منبع: بنیاد کارنگی

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان