ماه در گذشته دور احتمالاً جهنمی آتشفشانی شبیه به آیو، قمر مشتری بود

زوميت

بروزرسانی 1404/03/01 - 22:51

ماه در گذشته دور احتمالاً جهنمی آتشفشانی شبیه به آیو، قمر مشتری بود

زومیت/ ماه در اوایل شکل‌گیری خود فاصله‌ای کمتر از امروز با زمین داشت و دراثر کشمش‌های گرانشی با سیاره ما و خورشید، فعالیت‌های شدید آتشفشانی را تجربه می‌کرد.

ماه برای چند میلیون سال سرزمینی بایر و آتشفشانی، پوشیده از فوران‌هایی مداوم بوده است که از کوه‌ها و حتی از دل سطح آن بیرون می‌زدند. تحقیقات جدید نشان می‌دهد که مدار ماه ممکن است قمر ما را به مدت چند ده میلیون سال به یک هیولای مذاب تبدیل کرده باشد. این وضعیت را به نوعی می‌توان با «آیو»، قمر مشتری که آتشفشانی‌ترین جسم منظومه شمسی است، مقایسه کرد.
در آغاز تاریخ منظومه شمسی، یک پیش‌سیاره بزرگ با زمین جوان برخورد کرد. مواد حاصل از این برخورد با هم ترکیب و به دو جسم جداگانه تبدیل شدند که در نهایت زمین و ماه را شکل دادند. این دو در ابتدا در مداری بسیار نزدیک به هم به دور یکدیگر می‌چرخیدند، اما با گذر زمان، ماه به‌تدریج از زمین دور شد و در همین حین به حالت جامد درآمد.
با گذشت زمان، گرانش خورشید تأثیر بیشتری روی ماه گذاشت. اگرچه ماه از خورشید دورتر بود، اما زمین و خورشید هردو به یک اندازه روی ماه کشش داشتند. این آشفتگی گرانشی باعث می‌شود درون ماه به هم بریزد و سنگ‌ها ذوب شوند و لایه‌ای از ماگما ایجاد کنند که به سطح راه می‌یابد.
«فرانسیس نیمو»، دانشمند سیاره‌ای دانشگاه کالیفرنیا، به اسپیس‌دات‌کام گفت: «ماه در نوعی سردرگمی قرار دارد. نمی‌داند باید چه مداری را انتخاب کند و بنابراین ممکن است به مداری عجیب و غریب برسد.» نیمو نتایج مطالعه‌اش را در ماه مارس، در پنجاه‌وششمین کنفرانس سالانه «علوم قمری و سیاره‌ای» ارائه کرد.

پژوهش جدید نشان می‌دهد که سطح ماه ممکن است حدود ۴٫۳۵ میلیارد سال پیش با جریان‌های گدازه‌ای بازسازی شده باشد. این جریان‌های گدازه‌ای احتمالاً گودال‌های برخوردی پیشین را پر کردند و موجب شده‌اند که سنگ‌های ماه و زیرکن‌های قمری از نظر سنی جوان‌تر به‌نظر برسند.
ماه پیر در برابر ماه جوان
تعیین زمان دقیق شکل‌گیری ماه چالش‌های خاص خود را دارد. روش‌های گوناگونی برای این کار وجود دارد: از مطالعه نمونه‌های سنگی بازگردانده‌شده به زمین گرفته تا بررسی زیرکن‌های موجود در آن سنگ‌ها و تلاش برای بازسازی حرکات سیارات و قمرهایشان در میلیاردها سال پیش. اما تمام این روش‌ها می‌توانند پاسخ‌هایی متناقض ارائه دهند.
بررسی سن سنگ‌های ماه یکی از نخستین روش‌هایی بود که دانشمندان برای تعیین سن ماه به کار گرفتند. نمونه‌هایی که از برنامه فضایی «آپولو» ناسا به زمین بازگردانده شدند، مورد مطالعه و اندازه‌گیری قرار گرفتند. امروزه نیز نمونه‌های جدیدی از طریق برنامه فضایی «چانگ‌ای» چین در حال گردآوری است که مواد تازه‌ای را برای مطالعه و آزمون در اختیار دانشمندان می‌گذارد.

خط دوم شواهد برای تعیین سن ماه از زیرکن‌های موجود در سنگ‌ها به دست می‌آید. زیرکن‌ها مواد معدنی سیلیکاتی هستند که هم در زمین و هم در ماه یافت می‌شوند و از قدیمی‌ترین اجرام موجود در منظومه شمسی به شمار می‌روند. درحالی که سنگ‌ها ممکن است ذوب شده و دوباره شکل بگیرند، زیرکن‌ها به اندازه‌ای مقاوم هستند که تنها در دماهای بسیار بالا ذوب می‌شوند.

فرانسیس نیمو می‌گوید: «زیرکن‌ها بسیار مقاوم هستند. از بین بردن یک زیرکن پس از شکل‌گیری‌اش کار دشواری است.» یکی از راه‌هایی که می‌تواند زیرکن‌ها را بازتنظیم کند، ذوب سطح ماه بر اثر فعالیت‌های شدید آتشفشانی است.
هر دو روش تعیین سن چالش‌های خاص خود را دارند. زیرکن‌ها دقت بالاتری دارند اما نیازمند اندازه‌گیری‌هایی فوق‌العاده دقیق‌اند؛ به همین دلیل دانشمندان تنها در حدود دو دهه اخیر قادر به بررسی آن‌ها شده‌اند. سنگ‌های ماه در مقابل، تفسیر دشوارتری دارند و سن‌های متفاوتی ارائه می‌دهند. بااین‌حال، ترکیب این دو روش نشان می‌دهد که سن ماه حدود ۴٫۳۵ میلیارد سال است.
دانشمندان همچنین از مدل‌های دینامیکی برای درک بهتر استفاده می‌کنند. مطالعات نشان می‌دهد که زمین پس از شکل‌گیری هسته فلزی‌اش، مقدار قابل‌توجهی از فلزات دوست‌دار آهن را جذب کرده است. این فلزات در گوشته زمین ته‌نشین شدند و چیزی در حدود نیم درصد از جرم زمین را پس از تشکیل هسته تشکیل می‌دهند و به عنوان «پوشش دیرینه» (Late Veneer) شناخته می‌شود. اما این فلزات زمانی جذب شدند که هنوز مواد بسیاری در منظومه شمسی اولیه به شکل آشفته و بی‌نظم در حال حرکت بودند و تا ۴٫۳۵ میلیارد سال پیش، آن مواد دیگر وجود نداشتند.
با توجه به نتایج جدیدی که در پایان سال گذشته در مجله نیچرمنتشر شد، نیمو و همکارانش پیشنهاد می‌کنند که یک ماه ۴٫۵ میلیارد ساله می‌تواند با اندازه‌گیری‌های مربوط به سنگ‌های جوان‌تر ماه همخوانی داشته باشد. در دوره‌ای که ماه میان کشش گرانشی زمین و خورشید گرفتار شده بود، گرمای داخلی باعث شد تا سنگ‌ها و زیرکن‌های قمری دوباره ذوب و بازسازی شوند و در نتیجه سنی جوان‌تر نشان دهند که لزوماً نشان‌دهنده زمان تولد واقعی ماه نیست.
قمر شبیه به آیو
برای چند ده میلیون سال، فعالیت آتشفشانی سراسر ماه را در بر گرفته بود. اما این فعالیت‌ها الزاماً به صورت کوه‌های عظیم و فوران‌گر ظاهر نمی‌شدند. در زمین، مواد آتشفشانی سرشار از سیلیکات هستند که گدازه‌ها را غلیظ می‌کنند و موجب شکل‌گیری کوه‌های آتشفشانی بلند می‌شوند. اما در ماه، به نظر می‌رسد که گدازه‌ها رقیق‌تر بوده‌اند و به‌جای آن‌که روی هم انباشته شوند، از طریق پوسته به اطراف نشت کرده‌اند.

فعالیت‌های آتشفشانی ماه به صورت کوه‌های عظیم نبود، بلکه مواد مذاب از طریق پوسته به اطراف سرازیر می‌شد
نیمو می‌گوید: «قطعاً فعالیت آتشفشانی زیادی وجود داشته، اما به شکل آتشفشان‌هایی که ما می‌شناسیم ظاهر نشده است.»
این نشت پیوسته احتمالاً مانع از شکل‌گیری یک اقیانوس ماگما در زیر سطح شده، زیرا مواد مذاب تازه تشکیل‌شده نمی‌توانست در گوشته باقی بماند. به محض ذوب‌شدن و سبک‌شدن، این مواد به‌سوی پوسته بالا می‌آمده‌اند. بخشی از آن‌ها احتمالاً از پوسته عبور می‌کرده‌اند، اما بخشی دیگر ممکن است فقط لایه‌های درونی پوسته را پر کرده و باعث ایجاد چین‌خوردگی‌ها و برآمدگی‌هایی به سمت بیرون شده باشند؛ مشابه چیزی که در زمین مشاهده می‌شود.
در آن زمان، زمین به ماه بسیار نزدیک‌تر از امروز بود و در آسمان ماه دو برابر بزرگ‌تر از اندازه کنونی‌اش دیده می‌شد. نیمو می‌گوید: «شما می‌توانستید جریان‌های گدازه درخشان را در همه جا ببینید و شاید چند فوران آتشفشانی عجیب نیز مشاهده کنید.» به گفته نیمو، این وضعیت مشابه قمر آیو، تنها چند ده میلیون سال دوام داشته است. او می‌افزاید: «این رویداد، دوره‌ای کوتاه اما بسیار پرانرژی بود.»