دادههای مأموریت اخیر هندرایان-۳ از این ایده پشتیبانی میکند که زمانی اقیانوسی از سنگ مذاب ماه را پوشانده است. دانشمندان این ماموریت یافته های جدید خود را در مجله Nature منتشر کرده اند.
در ۲ شهریور ۱۴۰۳، یک فرودگر به نام ویکرام با موفقیت بر سطح ماه فرود آمد. سپس کنترلرها مریخ نوردی به نام پراگیان را که در ویکرام انبار شده بود، برای کاوش در محل فرود مستقر کردند.
مکانی که ویکرام در آن فرود آمد، نسبت به هر فرودنده دیگری که قبلاً روی ماه بوده است، در جنوب دورتر بود. این به دانشمندان بینشی از زمین شناسی ماه داد که هنوز نمونه برداری نشده بود.
اندازه گیری های پراگیان نشان داد که ترکیب خاصی از عناصر شیمیایی در خاک ماه (یا سنگ سنگی) اطراف فرودگر نسبتاً یکنواخت است. این سنگ سنگی عمدتاً از نوعی سنگ سفید به نام آنورتوزیت فروآن ساخته شده است.
دانشمندان می گویند ترکیب شیمیایی سنگ سنگی قطب جنوب قمری بین نمونه هایی از دو مکان در منطقه استوایی ماه است: نمونه هایی که توسط فضانوردان در پرواز آپولو ۱۶ ایالات متحده در سال ۱۹۷۲ جمع آوری شد و نمونه هایی که توسط رباتیک Luna- به زمین بازگشتند. ماموریت ۲۰ که در همان سال توسط اتحاد جماهیر شوروی انجام شد.
شباهت گسترده در ترکیبات شیمیایی همه این نمونهها، علیرغم این واقعیت که آنها از مکانهای جغرافیایی بسیار دور روی ماه آمدهاند، از این ایده حمایت میکند که یک اقیانوس ماگما واحد ماه را در اوایل تاریخ خود پوشانده است.
تصور میشود که ماه زمانی تشکیل شده است که سیارهای به اندازه مریخ با زمین برخورد کرد و سنگهایی را به بیرون پرتاب کرد که متعاقباً به هم پیوستند و تنها ماهواره سیاره ما را تشکیل دادند. تصور می شود که اقیانوس ماگمای قمری از زمان شکل گیری تا ده ها یا صدها میلیون سال پس از آن وجود داشته است.
سرد شدن و تبلور این اقیانوس ماگمایی در نهایت منجر به تشکیل سنگهای فروئن آنورتوزیت شد که پوسته ماه را تشکیل میدهند.
اندازهگیری مداری: تکنیکها و کاربردها
از نظر زمین شناسی، تصور می شود که ارتفاعات ماه تا حدی نمایانگر پوسته ماه باستانی است. Chandrayaan-3، Apollo 16 و Luna 20 همگی در مناطق مرتفع فرود آمدند و امکان مقایسه را فراهم کردند.
به این ترتیب، فرصتی برای آزمایش پیشبینیهای این نظریه ارائه شد که ماه در یک اقیانوس جهانی از سنگ مایع پوشیده شده است – معروف به مدل اقیانوس ماگمای قمری (LMO).
نویسندگان نشان میدهند که چگونه اندازهگیریهای آنها یکنواختی در ترکیب سطح ماه را در چندین ده متر جایی که مریخنورد در حال کار بود، نشان میدهد.
اندازهگیریهای «حقیقت زمینی» مانند اینها برای تفسیر مشاهدات انجام شده توسط فضاپیماهای در حال گردش بسیار مهم هستند. برای مثال، نویسندگان این نتایج را با دادههای دو مأموریت قبلی هند در ماه، Chandrayaan-1 و -۲ مقایسه کردند که هر دو سطح ماه را از مدار اندازهگیری کردند.
سازگاری بین اندازهگیریهای قبلی فضاپیما و اندازهگیریهای مریخنورد پراگیان، اعتماد جدیدی به مجموعه دادههای مداری میدهد. دادههای مداری نشان میدهند که سطح ماه در این منطقه از نظر ترکیب شیمیایی یکنواخت در مساحت چند کیلومتری است.
این اندازهگیریها در مورد تفسیر شهابسنگهای قمری نیز بسیار ارزشمند هستند. اینها نمونههایی از سنگ هستند که هنگام برخورد یک سنگ فضایی با ماه از سطح ماه به فضا پرتاب میشوند.
این تکه های سنگ ممکن است بعدا وارد جو زمین شوند و حتی برخی به زمین برخورد کنند. اینها نمونههای خارقالعادهای را نشان میدهند، زیرا طبیعت تصادفی که در آن از نقاط مختلف ماه پرتاب میشوند به این معنی است که نمونههایی را از مناطقی دریافت میکنیم که توسط ماموریتهای قبلی بازدید نشده است.
با این حال، دقیقاً به دلیل این حالت تصادفی نمونه گیری، دشوار است که بدانیم آنها از کجا آمده اند و ما را از قرار دادن آنها در بافت مناسب خود باز می دارد. بنابراین، اندازهگیریهای مریخ نورد پراگیان به ما کمک میکنند تا تصویری از شکل مناطق مختلف ماه و نحوه مقایسه نمونههای شهابسنگ ما ایجاد کنیم.
نزدیک و دور: کشف مرزهای فواصل در زندگی و تجربیات ما
مدل اقیانوس ماگمای قمری اولین بار پس از بازگشت نمونههایی از ماموریت آپولو ۱۱ طراحی شد. آن ماموریت در منطقه ای فرود آمد که سنگ های بازالتی تیره بر آن تسلط دارند (به موادی که توسط آتشفشان های ایسلند یا هاوایی تولید می شوند فکر کنید).
با این حال، محققان در آن زمان متوجه شدند که خاک های آپولو ۱۱ حاوی قطعاتی از سنگ سفید، غنی از ماده معدنی آنورتیت است که به آن آنورتوزیت فروآن داده شد.
این مشاهدات به این پیشنهاد منجر شد که سنگ سفید نمایانگر قطعات کوچک پوسته ماه اولیه و باستانی است.
با سرد شدن اقیانوس ماگما، مواد معدنی متراکمتری مانند الیوین و پیروکسن برای تشکیل لایه عمیقتری به نام گوشته غرق شدند، در حالی که آنورتوزیت فروئن – که چگالی کمتری نسبت به ماگمای اطراف داشت – شناور شد و اولین پوسته ماه را تشکیل داد.
از زمان ارائه مدلهای اولیه اقیانوس ماگمایی ماه، پیشنهادات متعددی برای توضیح پیچیدگیهای اضافی در مورد نمونههای ماه و مشاهدات زمینشناسی این ماه به طور کلی مطرح شده است. به عنوان مثال، یکی از این واقعیتها این است که به نظر میرسد پوسته نزدیک به ماه بسیار نازکتر از پوستهای است که در دوردستها مشاهده میشود.
به همین ترتیب، دقیقاً مشخص نیست که چرا سمت نزدیک فعالیتهای آتشفشانی بیشتری را تجربه کرده است، در نتیجه دشتهای وسیعی از سنگهای بازالتی تیره بر آن تسلط دارند، در حالی که به نظر میرسد فرساید بیشتر از آنورتوزیت فروآن تشکیل شده است.
در تلاش برای رسیدگی به این مشکلات، محققان مدلهای دقیقی را برای توضیح چگونگی شکلگیری پوسته ماه و بعداً تغییر آن در اثر فورانهای آتشفشانی و دهانههای برخوردی ایجاد کردهاند.
برخی از مدلها لایههای متعددی را برای پوسته ماه پیشبینی کردهاند که سنگهای آنورتوزیت فروئن در بالا و سنگهای غنی از منیزیم بیشتر در زیر آن قرار دارند.
جالب توجه است، ترکیب اندازهگیریشده در این مطالعه، آن چیزی نیست که از فروآن آنورتوزیت بکر که تصور میشود پوستههای ماه باستانی را تشکیل میدهد، انتظار میرود. در عوض، حاوی منیزیم بیشتری است.
این مشاهدات غلظت بالاتری از مواد معدنی خاص در پوسته ماه را نسبت به مدلهای اولیه اقیانوس ماگمای ماه نشان میدهد.
نویسندگان پیشنهاد میکنند که اندازهگیریهای آنها ممکن است ترکیبی از سنگ آنورتوزیت فروآن را که پوسته ماه باستانی را میسازد، همراه با موادی از لایههای زیرین سنگهای غنی از منیزیم نشان دهد.
این لایه های مختلف مواد با حفاری مواد در حین برخورد دهانه به ماه مخلوط می شدند.
به طور خاص، محل فرود چاندرایان-۳ احتمالاً توسط حدود ۱.۵ تا ۲ کیلومتر سنگ پرتاب شده از حوضه برخوردی موسوم به ‘قطب جنوبی-آیتکن’ پوشانده شده است – فرورفتگی به قطر ۲۵۰۰ کیلومتر در سطح که تصور می شود وجود داشته باشد. ایجاد شده توسط یک رویداد ضربه ای عظیم در اوایل تاریخ ماه.
رویدادهای برخوردی بعدی، این مواد را بیشتر با هم مخلوط و توزیع میکردند، که منجر به نوعی امضای شیمیایی میشد که توسط ماموریت Chandrayaan-3 در این مطالعه اندازهگیری شد.
جاشوا اسنیپ، پژوهشگر دانشگاه جامعه سلطنتی، گروه زمین و علوم محیطی، دانشگاه منچستر می باشد.
