تاریخچه و شکل‌گیری ماه

اگرچه حجم ماه فقط یک پنجاهم حجم زمین و جرم آن یک هشتادم جرم زمین است، تأثیرش بر زمین، شایسته اعتنای بیشتری است. افت و خیز تناوبی سطح اقیانوس­ ها (جزر و مد) نمونه­ای از اثرهای ماه بر زمین است. منشأ پیدایش ماه به خرده تکه­ هایی نسبت داده شده که از خارجی ­ترین لایه ­های پوسته زمین جدا شده بودند. علت این حادثه، برخورد سیاره ­ای به اندازه مریخ با زمین در حدود 50 میلیون سال پس از شکل­گیری زمین، در 4.5 میلیارد سال پیش بوده است.

امروزه انسان اطلاعات بسیار زیادی از کره ماه دارد که خود معلول دو عامل، یکی نزدیک بودن این کره به زمین و دیگری مسافرت­های فضایی، از جمله شش مأموریت آپولو بین سال­های 1969 تا 1972 و حمل حدود 382 کیلوگرم مواد کره ماه به زمین است. بررسی­های انجام شده نشان می­دهد که سنگ­های ماه از همان عناصری تشکیل شده­اند که زمین در خود دارد ولی میزان ترکیبات آن­ها متفاوت است. عمر قدیمی­ترین سنگ­ها و ذرات به دست آمده از ماه به ترتیب 3.4 تا 4.6 میلیارد سال تشخیص داده شده است. سه نظریه غالب برای توجیه این که ماه چگونه شکل گرفته، وجود دارد؛ فرضیه برخورد بزرگ، نظریه شکل­گیری همزمان و نظریه جذب.

فرضیه برخورد بزرگ

این نظریه، نظریه غالبی است که توسط جامعه علمی پشتیبانی می­شود، فرضیه برخورد بزرگ بیان می­کند که، ماه وقتی شکل گرفت که یک جرم آسمانی هم اندازه مریخ به زمین برخورد کرد. این جرم آسمانی با آن­چنان زاویه بزرگ و سرعت بالایی با زمین برخورد کرده است که شیاری عظیم از مواد پوسته زمین را کنده و به فضا پرتاب کرده است. سرعت پرتاب این مواد هم آنقدر زیاد بوده است که با همان شیب زیاد به فضا رفته­اند. خیلی زود مقداری از این ماده به زمین برگشت، اما مقداری کافی از آن در مدار باقی ماند که در طی چندین میلیون سال بعد، گرانش این مواد را گرد هم آورده و کره ماه را شکل دادند. این نظریه توضیح می­دهد که چرا ماه به طور عمده از عناصر سبک­تر تشکیل شده است. این نظریه از آنجا به وجود آمد که، چند دانشمند به این گمان رسیدند که شاید ماه بخشی از زمین بوده است و دلیل آن­ها برای این حدس این بود که ظاهراً حجم ماه برابر با حجم حفره­ای در زمین است که بستر اقیانوس آرام را ساخته است. در سال 1984 در کنفرانسی درباره منشأ پیدایش ماه، دانشمندان این پیدایش را به بزرگ­ترین برخورد در تاریخ زمین نسبت دادند. یکی از پرسش­هایی که پیش از مأموریت آپولو دانشمندان مطرح می­کردند این بود که، ماه نسبت به زمین، مقدار آهن کمتری دارد. در حقیقت،چگالی متوسط ماه در کل، مشابه چگالی متوسط زمین نیست اما مشابه چگالی قشر زمین است.اگر برخورد پس از شکل­گیری هسته آهنی و قشر سنگی زمین رخ داده باشد، پس تکه­هایی که از زمین جدا شده اند و ماه را شکل داده­اند از جنس قشر زمین بوده­اند.

فرضیه برخورد در شکل­گیری ماه

این یعنی که چگالی سنگ­های ماه باید با سنگ‌های زمین یکی باشد که چنین نیز هست. زمین کره­ای پر از آب است. در حالی که ماه سرزمینی خشک است. فرضیه برخورد این موضوع را چنین توضیح می­دهد که: موادی که به خاطر برخورد به فضا پرتاب شدند در اثر حرارت ناشی از برخورد بسیار داغ شده و همه رطوبت موجود در آن­ها تبخیر شده است.

بررسی سنگ­های ماه که فضانوردان مأموریت آپولو به زمین آوردند نشان داد که مقدار ایزوتوپ اکسیژن در سنگ­های ماه برابر با مقدار آن در سنگ­های زمینی است در صورتی که سنگ­های مریخ یا سیارک­ها ترکیبات متفاوتی دارند. این اطلاعات نشان می­دهند که جرم برخورد کننده یک خرده سیاره بوده که در فاصله زمین نسبت به خورشید شکل گرفته بوده است.

نظریه شکل­گیری همزمان

این نظریه پیشنهاد می­کند که ماه ممکن است همزمان با شکل­گیری سیاره خود (زمین) به وجود آید. طبق این نظریه گرانش سبب شد تا مواد سرگردان در منظومه شمسی اولیه، گرد هم بیایند تا ماه را شکل دهند. در سال 2012 رابین کانوف، از موسسه تحقیقات جنوب غربی تگزاس آمریکا طی تحقیقی پیشنهاد داد که زمین و ماه به طور همزمان وقتی شکل گرفتند که دو جسم به اندازه پنج برابر مریخ با یکدیگر برخورد کردند. این برخوردهای پی­در­پی سبب شدند دو جسم با ترکیبات شیمیایی مشابه (زمین و ماه) به وجود آیند.

فرضیه شکل­گیری همزمان

نظریه جذب

فرضیه دیگری که در مورد شکل­گیری ماه مطرح است این است که، شاید گرانش زمین باعث برخورد یک جرم آسمانی به زمین بوده باشد. شبیه این اتفاق برای قمرهای دیگر در منظومه شمسی نیز اتفاق افتاده است، مثل قمرهای مریخ، فوبوس و دیموس. طبق گفته این نظریه، ممکن است یک جسم آسمانی در جای دیگری در منظومه شمسی شکل گیرد و پس از شکل­گیری می­تواند به مدار زمین کشیده شود.

اگرچه نظریه شکل­گیری همزمان و نظریه جذب هر دو برخی از عناصر موجود در کره ماه را توضیح می دهند، اما سوالات بسیاری را بی­پاسخ می­گذارند. به نظر می­رسد که فرضیه برخورد بزرگ در حال حاضر بسیاری از سوالات در مورد شکل گیری ماه را پاسخ می­دهد که آن را بهترین مدل برای چگونگی شکل­گیری ماه در نظر می­گیرند.

تحول ماه در سال­های نخست شکل­گیری

در ابتدا فاصله ماه از زمین فقط 24000 کیلومتر بود. اما در طی میلیون­ها سال کشش گرانشی نابرابر زمین، بر لبه­های نزدیک­تر و دورتر ماه که نیروی کشندی نام دارند، باعث شد ماه از زمین فاصله بگیرد. از آنجایی که نیروهای کشندی وقتی دو جرم به هم نزدیک­ترند قوی­تر عمل می­کنند، حرکت پسروی ماه در ابتدا سریع­تر بوده است؛ چیزی حدود نصف فاصله فعلی­اش در صد میلیون سال نخست. در حقیقت ماه هنوز هم از زمین دور می­شود و این موضوع را می­توان با اندازه­گیری دقیق زمان رفت و برگشت یک پرتو رادار به ماه ثابت کرد. سیگنال­های راداری به کمک بازتابنده­های راداری­ای منعکس می­شوند که فضانوردان مأموریت آپولو و خودروهای روسی، روی ماه به جای گذاشتند.

به مدت حدود 50 میلیون سال اقیانوسی بزرگ از مواد مذاب سطح ماه را پوشانده بود و همیشه مواد کم چگال­تر بر سطحش شناور بودند. در طی دویست میلیون سال بعد، وقتی شدت برخوردها فروکش کرد و حرارت سطحی ماه به فضا منتقل شد، سطح اقیانوس مواد مذاب سرد و عاقبت منجمد شدند و فقط گاهی در هر گوشه­ای به دلیل وقوع برخوردهای پراکنده ذوب می­شدند. به این دلیل بود که، فضانوردان مأموریت آپولو نتوانستند سنگ­هایی با قدمت بیش از 4 میلیارد سال روی ماه پیدا کنند. با این­که بخشی از مأموریتشان یافتن سنگ هایی موسوم به «سنگ­های سرآغاز» بود؛ یعنی سنگ­هایی که به سرآغاز پیدایش ماه بر می­گشتند و قدمتی حدود 4.3 میلیارد سال داشتند.

سرانجام پس از حدود 500 میلیون سال، پوسته کم چگالی شکل گرفت که شامل ارتفاعات پر از گودال­های کهن روی ماه هم می­شد. این سطح شواهدی از آخرین مراحل بمباران­های شدید منظومه را در خود دارد که یکی از برخوردهای همین دوران موجب شکل­گیری سیستم زمین، ماه شد.

در حدود 3 میلیارد سال پیش، تحول ماه کامل شد و بسیار به شکل امروزش شبیه بود.

منابع:

1)کتاب نجوم به زبان ساده، مایر دگانی،ترجمه محمدرضا خواجه پور

2)کتاب زمین در فضا، احمد دالکی

3)کتاب اسرار کائنات(بخش اول)، ابراهیم ویکتوری

                              Space.com(4