پژوهشی تازه که اول سپتامبر در نشریه The Astrophysical Journal Letters منتشر شده، تصویر کلاسیک از تولد ماه را به چالش کشیده است. بر اساس این شبیهسازیهای جدید، ماه ممکن است تنها پنج ساعت پس از برخورد عظیم زمین اولیه با پیشسیارهای به نام تیا شکل گرفته باشد؛ بسیار سریعتر از آنچه پیشتر تصور میشد.
فرضیه برخورد بزرگ؛ داستانی ۴.۵ میلیارد ساله
دانشمندان با اطمینان بالایی معتقدند زمانی که منظومه شمسی هنوز جوان و ناپایدار بود، جرمی هماندازه مریخ به نام «تیا» با زمین برخورد کرد. این برخورد مهیب، هر دو جرم را به تودههایی چرخان از سنگ مذاب تبدیل کرد که در نهایت سرد شدند و زمین و ماه امروزی را پدید آوردند. نمونه سنگهای آوردهشده توسط مأموریتهای آپولو ناسا، پشتوانهای قوی برای این نظریه موسوم به «فرضیه برخورد بزرگ» فراهم کرده و نشان میدهد ماه حدود ۴.۵ میلیارد سال قدمت دارد؛ یعنی این برخورد حدود ۱۰۰ میلیون سال پس از تولد خورشید رخ داده است.
بسیاری از پژوهشگران بر این باورند که اگر این برخورد رخ نمیداد، شاید شرایط برای پیدایش حیات روی زمین هرگز فراهم نمیشد.
تفاوت رویکرد جدید؛ از جرم به استحکام مواد
تا پیش از این، اغلب شبیهسازیهای برخورد زمین و تیا صرفاً بر جرم دو جرم متمرکز بودند. اما تیمی به سرپرستی آدین دنتون، زمینشناس و دانشمند علوم سیارهای در مؤسسه پژوهشی جنوبغربی در بولدر کلرادو، در مطالعهای تازه به سراغ عاملی کمتر بررسیشده رفت: ویژگیهای زمینشناختی و استحکام مواد تشکیلدهنده زمین و تیا پیش از برخورد.
دنتون در بیانیهای توضیح داده است: «وقتی زمین و ماه را بهعنوان اجرام در حال برخورد با ویژگیهای زمینشناختی متفاوت شبیهسازی میکنید، نحوه شکلگیری ماه از این برخورد تغییر میکند؛ چیزی که پیشتر تصور میکردیم ضرورتی برای درنظر گرفتن آن وجود ندارد.»
به گفته او، مدلهای جدید تکامل یافتهاند تا استحکام مواد را نیز لحاظ کنند؛ عاملی که در مطالعه برخورد اجرام کوچکتر مانند سیارکها اهمیت زیادی دارد، اما مشخص نبود آیا برای مقیاس ماه نیز تعیینکننده است یا خیر. نتیجه شبیهسازیها نشان داد که این عامل، اتفاقاً بسیار مهم است.
نقش کلیدی دما؛ وقتی سنگ نرم، ماه را سریعتر میسازد
مهمترین عامل تعیینکننده استحکام، دماست. زمین و تیا در زمان برخورد بسیار جوان بودند و دمای بسیار بالایی داشتند؛ بنابراین سطوح آنها نرم یا حتی مذاب بوده است. این حالت مانند ضربهگیر عمل کرده و باعث شده بقایای برخورد تا حد زیادی انسجام خود را حفظ کنند و ماه با سرعت بیشتری شکل بگیرد.
در مقابل، زمانی که فرضیه برخورد بزرگ نخستین بار در سال ۲۰۰۱ مطرح شد، پژوهشگران گمان میکردند برخورد بسیار دیرتر رخ داده؛ یعنی زمانی که هر دو جرم تا حدی سرد و شکننده شده بودند. در آن سناریو، برخورد میدان وسیعتری از آوارهای سنگی ایجاد میکرد که برای تجمع و تشکیل ماه به زمان بسیار بیشتری نیاز داشت.
پژوهشگران در مطالعه جدید، برخورد را با طیفی از دماهای احتمالی شبیهسازی کردند. در گرمترین و در نتیجه نرمترین حالت برای هر دو جرم، ماه میتوانسته تنها در پنج ساعت شکل بگیرد. البته به گفته نویسندگان، این تنها یکی از نتایج ممکن است و راهی برای دانستن دقیق دمای واقعی زمین و تیا در لحظه برخورد وجود ندارد.
از اقیانوس ماگما تا ماه مرده امروزی
حتی پس از شکلگیری سریع اولیه، ماه بلافاصله به جرمی آرام و سرد تبدیل نشد. این قمر تازه متولدشده با اقیانوسی از ماگما پوشیده بود که برای سرد و جامد شدن به صدها میلیون سال زمان نیاز داشت. نزدیکی بسیار بیشتر ماه به زمین در آن دوران نیز باعث میشد سطح آن به شدت آتشفشانی و خشن باشد.
به مرور زمان، ماه از زمین فاصله گرفت، سرد شد و به باور دانشمندان امروز از نظر زمینشناختی تقریباً مرده به شمار میرود؛ هرچند همچنان به آرامی در حال دور شدن از زمین است. اگر خورشید تا حدود پنج میلیارد سال آینده منظومه ما را نابود نکند، ممکن است ماه سرانجام به طور کامل از گرانش زمین رها شود.
پیامدهای فراتر از زمین و ماه
اهمیت این پژوهش تنها به تاریخچه ماه محدود نمیشود. برجسته شدن نقش استحکام مواد در مدلسازی برخوردهای سیارهای میتواند درک ما از دیگر برخوردهای باستانی را نیز دگرگون کند؛ از جمله:
- برخوردی که باعث انحراف محور گانیمد، بزرگترین قمر مشتری شد
- برخوردی که احتمالاً در شکلگیری تیتان، بزرگترین قمر زحل نقش داشته است
افزون بر این، یافتههای جدید بر جستوجوی قمرهای فراخورشیدی اثر میگذارد. تاکنون یکی از روشهای اصلی اخترشناسان برای یافتن این قمرهای بیگانه، بررسی میدانهای بقایای برخوردی در اطراف سیارات فراخورشیدی بوده است. اما اگر سرنوشت ماه الگویی عام باشد، این میدانهای آوار ممکن است عمری بسیار کوتاه داشته باشند و شناسایی آنها به مراتب دشوارتر از تصور پیشین باشد.
این مطالعه بار دیگر نشان میدهد که جزئیاتی به ظاهر فنی مانند دما و سختی پوسته سیارات اولیه، میتواند زمانبندی یکی از مهمترین رویدادهای تاریخ منظومه شمسی را از میلیونها سال به تنها چند ساعت کاهش دهد و مسیر تکامل حیات روی زمین را متفاوت روایت کند.
دیدگاهها (0)
هنوز دیدگاهی ثبت نشده است.