زمانی که جرمی به اندازهی مریخ به نام تئا (Theia) با زمین اولیه برخورد کرد. این برخورد باعث شد هر دو جرم به تودهای مذاب تبدیل شوند که در نهایت با هم ادغام شده و سامانهی زمین-ماه را شکل دادند؛ نظریهای که با عنوان فرضیهی برخورد بزرگ شناخته میشود.
بر اساس این نظریه، ماه بهتدریج از بالا به پایین سرد شد؛ ابتدا پوسته منجمد شده و جلوی جریان گدازه را در اوایل تاریخچهی آن گرفت. اما یافتههای جدید از نمونههایی که توسط کاوشگر چانگئه-۵ (Chang’e-5) چین بهدست آمدهاند، نشان میدهند که گدازهها در اعماق کمعمق ماه مدت بیشتری باقی ماندهاند؛ بیشتر از آنچه قبلاً تصور میشد.
این نمونهها از واحد بازالتی جوان در منطقهی Oceanus Procellarum، یکی از پهنههای گدازهای وسیع در لبهی غربی سمت نزدیک ماه، جمعآوری شدهاند. این مجموعه شامل ۱.۷ کیلوگرم (معادل ۳.۷ پوند) از مواد حفاریشده و سطحی است که عمدتاً از سنگهای آذرین و بازالت تشکیل شدهاند؛ سنگهایی که حدود ۲ میلیارد سال پیش شکل گرفتهاند و جوانترین نمونههای سطح ماه به شمار میآیند که تاکنون گردآوری شدهاند.
این یافتهها با نظریههای قبلی که دمای لایههای بیرونی ماه را برای ذوبشدن بسیار پایین میدانستند، در تضادند و ممکن است باعث بازنگری در نظریههای مربوط به تکامل اولیهی ماه شوند.
سرپرستی این پژوهش را استفان ام. الاردو (Stephen M. Elardo)، استادیار آزمایشگاه سیارات فلوریدا در دانشگاه فلوریدا، بر عهده داشت. او با پژوهشگرانی از مدرسه معادن کلرادو، دانشگاه راچستر، مؤسسهی علوم سیارهای (PSI)، مؤسسه ژئوفیزیک و سیارهشناسی هاوایی، دانشگاه هاوایی مانوآ، و دانشگاه آکسفورد همکاری داشت. مقالهی آنها در تاریخ ۲۷ تیر در مجله Science Advances منتشر شد.
نمونههای چانگئه-۵ نشاندهندهی سنگهایی هستند که از گدازهی بهسرعت سردشده تشکیل شدهاند؛ پدیدهای که در نواحی ماریا بسیار معمول است. برای تخمین عمق منشأ این گدازهها، تیم تحقیقاتی آزمایشهایی با فشار و دمای بالا بر روی شبیهسازی گدازهای با ترکیب مشابه انجام دادند.
مطالعات پیشین بر پایهی سنجشهای مداری نشان دادهاند که این گدازهها در ناحیهای با مقادیر زیاد عناصر پرتوزا و تولیدکنندهی گرما مانند پتاسیم، توریوم و اورانیوم شکل گرفتهاند.
پژوهشگران معتقدند که این عناصر، اگر به اندازهی کافی موجود باشند، میتوانند گرمای کافی برای گرم نگهداشتن نواحی نزدیک به سطح ماه تولید کرده و فرآیند سرد شدن را کندتر کنند. پیش از این پژوهش، تصور میشد که ابتدا گوشتهی بالایی سرد شده است؛ چراکه سطح ماه گرما را به فضا از دست میداد. بر پایهی همین فرض، انتظار میرفت که گدازههای جوانتر، مانند نمونههای چانگئه-۵، از اعماق گوشته آمده باشند، جایی که هنوز گرمای کافی وجود داشت.
اما یافتههای جدید نشان میدهند که احتمالاً در بخشهایی از گوشتهی کمعمق pockets یا مناطق گرمی وجود داشتهاند که هنوز قادر به ذوب سنگها بودند، حتی ۲ میلیارد سال پیش.
پروفسور الاردو در بیانیهای خبری از دانشگاه فلوریدا توضیح میدهد:
«با استفاده از نتایج تجربی و محاسبات مربوط به تکامل گرمایی، مدلی ساده ارائه کردیم که نشان میدهد وجود غلظت بالایی از عناصر پرتوزا میتواند دمای گوشتهی بالایی ماه را صدها درجه بیشتر از مقدار معمول نگه دارد؛ حتی در زمانی به قدمت ۲ میلیارد سال.»
«ماگماتیسم قمری، که سوابق فعالیتهای آتشفشانی ماه را نشان میدهد، پنجرهای مستقیم به ترکیب گوشتهی ماه است؛ جایی که ماگما در نهایت از آن سرچشمه میگیرد. برخلاف زمین، ما نمونهی مستقیمی از گوشتهی ماه در اختیار نداریم، بنابراین تنها راه شناخت آن، مطالعهی غیرمستقیمِ گدازههای سطحی است.»
این پژوهش به دانشمندان کمک میکند تا جدولی زمانی از تکامل ماه تهیه کنند؛ چیزی که برای درک نحوهی شکلگیری و تحول سیارات و اجرام کوچکتر بسیار حیاتی است. بر اساس نظریههای موجود، این فرآیند با تجمع ماده در قرصهای پیشسیارهای آغاز میشود؛ جایی که گاز و غبار بهکمک گشتاور زاویهای با هم ادغام میشوند و اجرام سیارهای را شکل میدهند. این اجرام در ابتدا بسیار داغ بوده، سطحی مذاب دارند و سپس بهتدریج سرد شده و به اجرامی جامد از جنس سنگ و فلز تبدیل میشوند. بسته به موقعیت آنها نسبت به ستارهی مادر، ممکن است پوششی از گاز یا موادی مانند آب نیز داشته باشند.
فرآیند سرد شدن و شکلگیری لایههای زمینشناسی گامهای مهمی در تکامل این اجرام است. از آنجا که ماه نزدیکترین همسایهی کیهانی زمین است، مطالعهی نمونههای ماهی سادهترین راه برای شناخت این فرآیندها بهشمار میرود.
الاردو میگوید:
«امیدوارم این پژوهش به انجام مطالعات بیشتر در زمینهی ژئودینامیک ماه منجر شود؛ شاخهای که با استفاده از شبیهسازیهای پیچیده رایانهای، حرکت، جریان و سرد شدن درونی اجرام سیارهای را مدلسازی میکند. در مورد ماه، هنوز ابهامات زیادی وجود دارد و امید دارم این پژوهش، دادهای مهم برای مدلهای آینده فراهم کند.»
دانشجوی دکتری ژئوفیزیک گرایش لرزه شناسی هستم. ژئوفیزیک به بررسی ابعاد زمین و اتفاقاتی مانند زلزله و لرزه هایی که توسط فعالیت انسان بهوجود میآید، می پردازد. فعالیت در حوزه زمین و فضا از علاقه مندی ام است.
