گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
ماه چگونه به وجود آمد؟ با نظریه برخورد زمین با سیاره تیا آشنا شوید و شواهد علمی، سن ماه و راز تولد قمر زمین را کشف کنید.
ماه چگونه به‌وجود آمده است؟ آیا این قمر از ابتدا همراه زمین شکل گرفت یا روزگاری جرمی عظیم به سیاره ما برخورد کرد و تکه‌هایی از آن را به فضا پرتاب کرد؟ دانشمندان امروز بیش از هر فرضیه دیگری به نظریه برخورد عظیم اعتماد دارند؛ سناریویی که بر اساس آن، برخورد زمین جوان با جرمی تقریباً هم‌اندازه مریخ، زمینه تولد ماه را فراهم کرد.
این رویداد احتمالاً حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش اتفاق افتاد؛ زمانی که منظومه شمسی هنوز در حال شکل‌گیری بود و برخوردهای سهمگین میان اجرام آسمانی پدیده‌ای رایج محسوب می‌شد. اما ماجرای پیدایش ماه فقط به یک برخورد کیهانی ختم نمی‌شود. ترکیب شیمیایی سنگ‌های ماه، شباهت آن‌ها به مواد تشکیل‌دهنده زمین و شواهد مربوط به گذشته مذاب این قمر، سرنخ‌های مهمی درباره این اتفاق باستانی در اختیار دانشمندان قرار داده‌اند.
ماه چگونه به‌وجود آمد؟ نظریه برخورد عظیم چه می‌گوید؟
بر اساس پذیرفته‌شده‌ترین توضیح علمی، ماه نتیجه برخورد زمین اولیه با یک جرم سیاره‌ای فرضی به نام «تیا» (Theia) است. دانشمندان اندازه این جرم را تقریباً در حد مریخ تخمین می‌زنند؛ سیاره‌ای که قطر آن حدود نصف قطر زمین امروزی است.
در آن دوران، زمین هنوز به شکل امروزی خود نرسیده بود و سطح آن در اثر برخوردهای مکرر و گرمای ناشی از فرایندهای درونی، شرایط بسیار متفاوتی داشت. تیا نیز در همان محیط پرآشوب منظومه شمسی جوان شکل گرفته بود.
وقتی مسیر این دو جرم به هم رسید، برخوردی با انرژی فوق‌العاده زیاد رخ داد. بخشی از مواد گوشته زمین و جرم برخوردکننده بر اثر این رویداد به فضا پرتاب شد. قسمتی از این مواد در مدار اطراف زمین باقی ماند و به‌تدریج تحت تأثیر گرانش به یکدیگر پیوستند.
به این ترتیب، ذرات و تکه‌های سنگی در اطراف زمین اولیه جمع شدند و سرانجام جرمی بزرگ و یکپارچه را تشکیل دادند؛ جرمی که بعدها به کره ماه تبدیل شد.
البته این اتفاق را نباید مانند برخورد دو سنگ معمولی تصور کرد. انرژی چنین برخوردی به‌اندازه‌ای بود که بخش بزرگی از مواد درگیر می‌توانست ذوب یا بخار شود و ساختار اولیه زمین و جرم برخوردکننده را به‌شدت تغییر دهد.
سیاره تیا چه بود و چرا با زمین برخورد کرد؟
تیا نامی است که دانشمندان به جرم فرضیِ برخوردکننده با زمین داده‌اند. در اسطوره‌شناسی یونان، تیا نام یکی از تیتان‌هاست و انتخاب این نام برای جرم احتمالیِ سازنده ماه نیز از همین سنت الهام گرفته است.
هنوز هیچ قطعه شناخته‌شده‌ای از تیا به‌طور قطعی شناسایی نشده است؛ بنابراین اطلاعات ما درباره این جرم از مدل‌های رایانه‌ای، شبیه‌سازی برخوردهای سیاره‌ای و بررسی مواد تشکیل‌دهنده زمین و ماه به دست می‌آید.
برخی مدل‌ها نشان می‌دهند که تیا ممکن است در ناحیه‌ای نزدیک به مدار زمین شکل گرفته باشد. با این حال، محل دقیق تولد آن، ترکیب اولیه و نحوه حرکتش در منظومه شمسی همچنان محل بررسی است.
نکته مهم این است که برخورد تیا لزوماً نتیجه یک رویداد کاملاً تصادفی و غیرقابل‌توضیح نبود. در منظومه شمسی اولیه، اجرام زیادی تحت تأثیر گرانش یکدیگر حرکت می‌کردند و برخوردهای بزرگ بخشی از فرایند رشد سیارات به شمار می‌رفتند.
ماه بعد از برخورد چگونه شکل گرفت؟
پس از برخورد، حجم عظیمی از مواد سنگی در اطراف زمین پراکنده شد. بخشی از این مواد به سطح زمین بازگشت، اما بخشی دیگر در مدار باقی ماند و به شکل یک قرص از بقایای داغ و ذرات سنگی درآمد.
گرانش به‌تدریج این مواد را به هم نزدیک کرد. ذرات کوچک‌تر با یکدیگر برخورد کردند و توده‌های بزرگ‌تری ساختند. این توده‌ها نیز در ادامه به هم پیوستند تا سرانجام ماه اولیه شکل بگیرد.
برخی شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که بخش مهمی از فرایند شکل‌گیری اولیه ماه می‌توانسته بسیار سریع و حتی در عرض چند ساعت پس از برخورد آغاز شود. با این حال، این موضوع به معنای پایان یافتن تمام مراحل شکل‌گیری ماه در چند ساعت نیست؛ تجمع مواد، سرد شدن و تحول ساختار داخلی آن فرایندهایی طولانی‌تر بودند.
ماه تازه متولدشده احتمالاً بسیار داغ بود و بخش بزرگی از سطح یا حتی قسمت قابل‌توجهی از ساختار آن را مواد مذاب تشکیل می‌دادند. دانشمندان معتقدند اقیانوسی از ماگما در ماه اولیه وجود داشته که با گذشت زمان سرد شد و مواد معدنی آن به‌تدریج متبلور شدند.
- ۶۰ سال پیش در چنین روزی؛ ناسا اولین عکس زمین را از ماه گرفت
- آیا ماه روزی از زمین جدا می‌شود؟ پاسخ علم به یک پرسش قدیمی
- ماه طی صدها میلیون سال ۴۵ متر کوچک‌تر شده است؛ دلیلش چیست؟
این فرایند به شکل‌گیری پوسته ماه کمک کرد و سطحی را به وجود آورد که در طول میلیاردها سال بعد، تحت تأثیر برخورد سیارک‌ها و دیگر فرایندهای زمین‌شناختی تغییر کرد.
چه شواهدی نشان می‌دهد ماه از برخورد زمین به وجود آمده است؟
نظریه برخورد عظیم صرفاً یک داستان جذاب درباره گذشته زمین نیست. چندین خط شواهد علمی از این سناریو حمایت می‌کنند، هرچند هنوز تمام جزئیات آن مشخص نشده است.
۱. شباهت عجیب سنگ‌های زمین و ماه
یکی از مهم‌ترین سرنخ‌ها از مأموریت‌های آپولو به دست آمد. فضانوردان نمونه‌هایی از سنگ‌ها و خاک ماه را به زمین آوردند و دانشمندان توانستند ترکیب شیمیایی و ایزوتوپی آن‌ها را با سنگ‌های زمینی مقایسه کنند.
نتایج نشان دادند که مواد زمین و ماه از نظر بسیاری از نسبت‌های ایزوتوپی شباهت چشمگیری دارند. ایزوتوپ‌ها گونه‌های متفاوت یک عنصر هستند که تعداد نوترون‌های متفاوتی دارند. نسبت آن‌ها می‌تواند مانند یک اثر انگشت شیمیایی، سرنخ‌هایی از منشأ یک ماده ارائه دهد.
این شباهت با این ایده سازگار است که مواد زمین اولیه و جرم برخوردکننده در جریان برخورد و پس از آن با یکدیگر مخلوط شده‌اند. البته توضیح دقیق میزان این شباهت همچنان یکی از چالش‌های مدل‌های مختلف پیدایش ماه است.
- یوفولوژیست‌ها می‌گویند یک شهر فرازمینی در ماه وجود دارد!
- رازهای تکان‌دهنده‌ای که ثابت می‌کنند ماه ممکن است یک سازه مصنوعی باشد!
- آیا استخراج اکسیژن از خاک ماه، آینده اکتشافات فضایی است؟
۲. ماه هسته آهنی کوچکی دارد
اگر ماه مانند یک سیاره مستقل و به همان شیوه زمین شکل گرفته بود، انتظار می‌رفت ساختار داخلی آن شباهت بیشتری به ساختار زمین داشته باشد. اما ماه نسبت به اندازه خود هسته آهنی کوچک‌تری دارد.
نظریه برخورد عظیم می‌تواند این ویژگی را توضیح دهد. بر اساس بسیاری از مدل‌ها، بخش بزرگی از هسته فلزی زمین اولیه و جرم برخوردکننده در جریان برخورد به بخش مرکزی زمین پیوست، در حالی که مواد سنگیِ غنی از سیلیکات سهم مهمی در تشکیل قرص پیرامون زمین و ماه داشتند.
به همین دلیل، ماه از نظر ترکیب کلی به مواد سنگی گوشته زمین شباهت دارد و سهم آهن فلزی آن کمتر است.
۳. ماه زمانی یک اقیانوس عظیم از ماگما بود
شواهد زمین‌شناختی نشان می‌دهند که ماه در گذشته بسیار داغ بوده و بخش بزرگی از سطح آن را مواد مذاب پوشانده بودند. وجود سنگ‌هایی مانند آنورتوزیت در پوسته ماه نیز با سرد شدن و تبلور یک اقیانوس ماگمایی سازگار است.
چنین شرایطی با انرژی عظیم آزادشده در برخورد دو جرم سیاره‌ای تناسب دارد. مواد حاصل از برخورد می‌توانستند در ابتدا بسیار داغ باشند و سپس طی دوره‌ای طولانی سرد شوند.
۴. ماه مواد فرار کمتری دارد
ماه در مقایسه با زمین از برخی عناصر و ترکیبات فرار، یعنی موادی که در دماهای بالا به‌آسانی تبخیر می‌شوند، فقیرتر است. این تفاوت یکی دیگر از سرنخ‌هایی است که با سناریوی برخورد پرانرژی سازگاری دارد.
در چنین رویدادی، دمای بسیار بالا می‌توانست باعث شود بخشی از مواد فرار از دست بروند. با این حال، دانشمندان برای توضیح دقیق ترکیب شیمیایی ماه باید شرایط دما، فشار، اختلاط مواد و نحوه سرد شدن بقایای برخورد را نیز در نظر بگیرند.
آیا نظریه‌های دیگری درباره پیدایش ماه وجود دارند؟
پیش از آنکه نظریه برخورد عظیم به توضیح اصلی پیدایش ماه تبدیل شود، چند فرضیه دیگر نیز مطرح بودند.
در نظریه شکل‌گیری هم‌زمان، ماه و زمین از مواد موجود در یک ناحیه از منظومه شمسی اولیه به وجود آمده‌اند. این ایده می‌توانست برخی شباهت‌های ترکیبی آن‌ها را توضیح دهد، اما توضیح ویژگی‌های مداری و ساختار داخلی ماه با آن دشوار بود.
فرضیه به‌دام‌افتادن گرانشی نیز پیشنهاد می‌کرد که ماه در نقطه‌ای دیگر از منظومه شمسی شکل گرفته و سپس در اثر گرانش زمین به دام افتاده است. با این حال، چنین سناریویی باید توضیح دهد که چگونه ماه وارد مداری پایدار شده و چرا ترکیب آن تا این اندازه به زمین شباهت دارد.
فرضیه جدا شدن از زمین هم بر این ایده استوار بود که بخشی از زمین اولیه جدا شده و ماه را ساخته است. اما این توضیح به‌تنهایی با تمام ویژگی‌های سامانه زمین و ماه سازگار نبود.
بررسی نمونه‌های ماه که فضانوردان مأموریت‌های آپولو به زمین آوردند، همراه با پیشرفت مدل‌های رایانه‌ای، باعث شد نظریه برخورد عظیم به جایگاه اصلی خود در توضیح منشأ ماه برسد.
آیا دانشمندان دقیقاً می‌دانند ماه چگونه شکل گرفته است؟
با وجود شواهد فراوان، هنوز نمی‌توان تمام مراحل تولد ماه را با قطعیت بازسازی کرد. یکی از پرسش‌های مهم این است که برخورد تیا با زمین دقیقاً با چه زاویه و سرعتی رخ داده و چه مقدار از مواد هر جرم در ساختار نهایی ماه سهم داشته است.
مدل‌های مختلف نتایج متفاوتی ارائه می‌دهند. در بعضی سناریوها، مواد زمین اولیه سهم بیشتری در تشکیل ماه دارند و در برخی دیگر، سهم جرم برخوردکننده بیشتر است. شبیه‌سازی‌های جدیدتر نیز شرایط اولیه دو جرم، دمای آن‌ها و نحوه توزیع مواد پس از برخورد را با جزئیات بیشتری بررسی می‌کنند.
شباهت ایزوتوپی زمین و ماه نیز پرسش‌های مهمی ایجاد کرده است. اگر ماه از مواد دو جرم متفاوت ساخته شده باشد، چرا ترکیب ایزوتوپی آن تا این اندازه به زمین نزدیک است؟ اختلاط شدید مواد پس از برخورد یکی از پاسخ‌های پیشنهادی است، اما پژوهشگران همچنان در حال بررسی راه‌های مختلف برای توضیح این ویژگی هستند.
بنابراین، اصل برخورد عظیم از حمایت علمی گسترده‌ای برخوردار است، اما جزئیات دقیق این رویداد همچنان موضوع پژوهش‌های فعال در علوم سیاره‌ای است.
ماه چند سال پیش به وجود آمد؟
سن ماه را حدود ۴.۵ میلیارد سال برآورد می‌کنند؛ یعنی این قمر در نخستین مراحل تاریخ منظومه شمسی شکل گرفته است. بر اساس شواهد بررسی‌شده توسط ناسا، تشکیل ماه احتمالاً حدود ۶۰ میلیون سال پس از آغاز شکل‌گیری منظومه شمسی اتفاق افتاده است.
تعیین سن دقیق ماه کار ساده‌ای نیست. دانشمندان با استفاده از روش‌های سن‌سنجی رادیومتری، بررسی سنگ‌های ماه و مقایسه آن‌ها با شواهد موجود در شهاب‌سنگ‌ها تلاش می‌کنند زمان شکل‌گیری این قمر را محدودتر کنند.
باید توجه داشت که سن قدیمی‌ترین مواد ماه، زمان تبلور پوسته آن و زمان خود برخورد الزاماً یکسان نیستند. این مراحل ممکن است در بازه‌های زمانی متفاوتی اتفاق افتاده باشند و به همین دلیل، برآورد سن ماه همچنان با عدم‌قطعیت‌هایی همراه است.
جمع‌بندی؛ برخوردی که چهره زمین را تغییر داد
ماه احتمالاً در نتیجه یکی از سهمگین‌ترین رویدادهای تاریخ منظومه شمسی شکل گرفت. برخورد زمین اولیه با جرم فرضی تیا، مواد عظیمی را به مدار زمین فرستاد و این مواد در ادامه به هم پیوستند تا قمر طبیعی ما متولد شود.
شباهت ترکیب ایزوتوپی سنگ‌های زمین و ماه، هسته آهنی کوچک ماه، شواهد مربوط به اقیانوس ماگمایی اولیه و کمبود برخی عناصر فرار، همگی با این سناریو سازگارند. با این حال، چگونگی دقیق برخورد و سهم هر جرم در ساخت ماه همچنان از پرسش‌های مهم دانشمندان است.
ماه امروزی، با ظاهر آرام و آشنای خود در آسمان شب، یادگاری از دورانی است که منظومه شمسی محیطی بسیار خشن‌تر داشت. شناخت منشأ آن نه‌تنها راز پیدایش یک قمر را روشن می‌کند، بلکه به دانشمندان کمک می‌کند تاریخ اولیه زمین و شکل‌گیری سیارات سنگی را بهتر درک کنند.