این دهانهها عمدتاً در دوران بمباران سنگین متأخر، حدود ۴ میلیارد سال پیش، شکل گرفتهاند؛ زمانی که منظومه شمسی داخلی تحت هجوم شدید شهابسنگها و دنبالهدارها قرار داشت. برخلاف زمین که فرسایش، فرسودگی و فعالیتهای تکتونیکی سطح آن را پیوسته تغییر میدهند، ماه فاقد جو و فعالیتهای زمینساختی قابلتوجه است. به همین دلیل، آثار برخوردی روی سطح آن برای میلیاردها سال دستنخورده باقی ماندهاند. این سابقه برخوردی بهخوبی حفظشده، بخشی مهم از تاریخ شکلگیری و تحول منظومه شمسی ما را در خود ثبت کرده است.
در جریان شکلگیری دهانهها، مقدار قابلتوجهی از مواد پرتابشده از سطح ماه، به سرعت گریز میرسند و مسیرشان به سمت زمین ختم میشود. مطالعه این سنگها به ما کمک میکند تا نحوه جابجایی مواد بین ماه و زمین را بهتر درک کنیم. اخیراً گروهی از پژوهشگران به سرپرستی «خوزه دانیل کاسترو-سیسنروس» به این موضوع پرداختهاند و مقالهای در این زمینه منتشر کردهاند. این پژوهش با بهرهگیری از مدلهای رایانهای دقیقتر نسبت به مطالعات پیشین، نحوه رسیدن ذرات ماه به زمین را دنبال میکند.
در این پژوهش، از شبیهسازیهایی استفاده شده که شرایط اولیه بیشتری را در بازههای زمانی طولانیتر بررسی میکنند تا برآورد دقیقتری از میزان رسیدن مواد ماه به زمین و احتمال تبدیل آنها به اجرام نزدیک زمین به دست آید. هدف دیگر این مطالعه، بازسازی جدول زمانی برخوردهای زمین و بررسی تأثیرات آن بر حیات و زمینشناسی است. همچنین پژوهشگران بهویژه به اجرامی مانند «کاموئوالهوا» (Kamo’oalewa) علاقهمند هستند؛ سنگی به قطر تقریبی ۳۶ تا ۱۰۰ متر که در مدار نزدیک زمین میچرخد و احتمال میرود تکهای از ماه باشد.
در این مطالعه، نسبت به پژوهشهای پیشین پیشرفتهای زیادی حاصل شده است. پژوهشگران از بسته شبیهسازی REBOUND استفاده کردهاند تا ذرات پرتابشده از ماه را تا ۱۰۰ هزار سال دنبال کنند. برخلاف مطالعات قبلی که فرآیند را به چند مرحله جدا تقسیم میکردند، در این پژوهش زمین و ماه بهطور همزمان و با استفاده از توزیعی واقعگرایانه برای سرعت پرتاب شبیهسازی شدهاند. دادهها هر پنج سال یکبار ثبت شدهاند و رویداد برخورد زمانی در نظر گرفته شده که ذرهای از مرز ۱۰۰ کیلومتری بالای سطح زمین عبور کند. این رویکرد تصویر جامعتری از فرآیند انتقال ماده از ماه به زمین ارائه میدهد.
مدل استفادهشده در این پژوهش بر برخوردهای عمودی سادهشده تمرکز داشته، گرچه در واقعیت، برخوردهای مایل، مواد بیشتری را به سوی زمین در زوایای پایینتر هدایت میکنند. شرایط محیطی فعلی در نظر گرفته شدهاند، اما در گذشتههای دور ــ بیش از ۱.۱ میلیارد سال پیش ــ زمانی که ماه به زمین نزدیکتر بوده و برخوردهای بیشتری را تجربه میکرده، مواد بسیار بیشتری احتمالاً به زمین رسیدهاند. پژوهشهای آینده باید مدلهای برخورد مایل و پیکربندیهای مداری گذشته را نیز در نظر بگیرند تا تبادل مواد میان زمین و ماه در دوران اولیه بهتر درک شود.
نتیجهگیری این پژوهش نشان میدهد که پس از برخوردهای ماه، حدود ۲۲.۶ درصد از مواد پرتابشده در طی ۱۰۰ هزار سال به زمین میرسند که نیمی از این برخوردها طی ۱۰ هزار سال نخست رخ میدهند. نرخ برخورد، الگوی توزیع توانی دارد؛ به این معنا که تغییر در یک کمیت، باعث تغییر نسبی متناسب در کمیتی دیگر میشود. ذراتی که از سمت پشتی ماه (در جهت خلاف حرکت مداری) پرتاب میشوند، بیشترین احتمال برخورد با زمین را دارند، درحالیکه پرتابههای سمت پیشرو، احتمال برخورد کمتری دارند. زمانی که این ذرات به زمین میرسند، سرعتی میان ۱۱ تا ۱۳.۱ کیلومتر بر ثانیه دارند و عمدتاً در نزدیکی استوا فرود میآیند (با ۲۴٪ برخورد کمتر در نواحی قطبی). این برخوردها بهطور تقریباً متقارن میان ساعات صبح و عصر توزیع شدهاند و بیشترین تراکم آنها حوالی ساعت ۶ صبح و ۶ عصر مشاهده میشود.
این پژوهش گام مهمی در درک تبادل مواد میان ماه و زمین به شمار میرود و نشان میدهد که نزدیک به یکچهارم از مواد پرتابشده از ماه، سرانجام به زمین میرسند ــ نیمی از آنها تنها طی ده هزار سال. یافتههایی همچون تمرکز برخوردها در نواحی استوایی و نقش محل پرتاب در سطح ماه، الگوهایی ناشناخته از این فرآیند را آشکار میکنند. این نتایج درک ما از تاریخچه برخوردهای مشترک زمین و ماه را غنیتر کرده و فرضیه منشأ قمری اجرامی چون Kamo’oalewa را تقویت میکنند.
