ماه چگونه شکل گرفت؟

آیا تا به حال فکر کردید که همین ماهی که هر شب در آسمان میبینید چگونه شکل گرفته است؟ نظریه های بسیاری در باره چگونگی تشکیل ماه وجود دارد که ما در این مطلب به بررسی ان ها میپردازیم

ماه صد میلیون سال پس از تشکیل منظومه شمسی به‌وجود آمد. بنابراین، دانشمندان با یک سوال مهم رو به‌ رو هستند: اگر ماهواره سیاره ما از وقایعی که باعث تشکیل سیاره‌ها شده است ناشی نشده باشد، علت به‌ وجود آمدن آن چه بوده است؟ تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید تا سه مورد از محتمل‌ترین فرضیه‌های ارائه‌شده درباره شکل‌گیری ماه را بررسی کنیم

فرضیه برخورد بزرگ فرضیه برخورد بزرگ که جامعه علمی آن را قبول دارد، عنوان می‌کند که ماه بر اثر برخورد یک جسم به زمین جوان به‌ وجود آمده است. زمین مانند سایر سیاره‌ها از ابر باقیمانده غبار و گازی که دور خورشید جوان می‌چرخیدند تشکیل شده است. منظومه شمسی اولیه محیط خشنی بود و به‌ همین دلیل چند جرم تشکیل‌ شده نتوانستند به سیاره کامل تبدیل شوند. احتمالا یکی از این اجرام مدت کوتاهی پس از تشکیل زمین به آن برخورد کرده است. این پیش‌ سیاره که اندازه مریخ بود و با نام تیا شناخته می‌شود، با زمین برخورد کرد و باعث شد تکه‌های تبخیرشده پوسته آن به فضا پرتاب شود. گرانش این تکه‌ها را به هم وصل کرد و بزرگ‌ترین قمر نسبت به اندازه سیاره میزبان خود در منظومه شمسی ایجاد شد. این فرضیه توضیح می‌دهد که چرا ماه عمدتا از عناصر سبک‌تر تشکیل شده است و چگالی کمتری نسبت به زمین دارد. بر اساس این نوع شکل‌گیری، پوسته زمین منشا مواد تشکیل‌دهنده ماه بود و هسته سنگی آن دست‌نخورده باقی ماند

این مواد پیرامون آنچه از هسته تیا باقی مانده بود جمع شدند و جرم تشکیل‌شده در نزدیکی مدار دایره البروج زمین قرار گرفت. دایره البروج مسیری است که خورشید در طول یک سال طی می‌کند و ماه نیز روی همین مدار قرار گرفت. به‌ گفته ناسا وقتی زمین جوان و این جسم سرکش با هم برخورد کردند، انرژی دخیل ۱۰۰ میلیون برابر بیشتر از رویدادی بود که بعدها دایناسورها را منقرض کرد. اگر چه این محبوب‌ترین نظریه است، بدون چالش نیست. بیشتر مدل‌ها پیشنهاد می‌کنند که بیش از ۶۰درصد ماه باید از مواد تیا تشکیل شده باشد. با این‌ حال، نمونه‌های سنگی ماموریت‌های آپولو چیز دیگری را نشان می‌دهند. «الساندرا ماستروبونو-باتیستی»، اخترفیزیکدان موسسه فناوری اسرائیل در حیفا می‌گوید: «از نظر ترکیب، زمین و ماه تقریبا دوقلو هستند و ترکیب تشکیل‌دهنده آن‌ها حداکثر چند مورد در یک میلیون متفاوت است. این واقعیت سایه بزرگی روی مدل برخورد بزرگ انداخته است.» تحقیقی در سال ۲۰۲۰ در مجله نیچر ژئوساینس منتشر شد که توضیح داد چرا ماه و زمین ترکیب مشابهی دارند. محققان ایزوتوپ‌های اکسیژن را در سنگ‌های ماه که فضانوردان آپولو به زمین آورده بودند بررسی کردند و متوجه شدند که با سنگ‌های زمین تفاوت کمی دارند

آن‌ها گزارش کردند که نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از گوشته عمیق ماه (لایه زیر پوسته) بسیار سنگین‌تر از نمونه‌های پیداشده روی زمین هستند و ترکیب‌های ایزوتوپی دارند که کاملا بازنمای تیا هستند. در سال ۲۰۱۷، محققان اسرائیلی یک نظریه برخورد جایگزین ارائه کردند که پیشنهاد می‌کند بارانی از زباله‌های کوچک روی زمین باعث ایجاد ماه شد. «رالوکا روفو»، محقق مؤسسه علوم ویزمن در اسرائیل و نویسنده اصلی این مطالعه گفت: «سناریوی برخورد چندگانه فرضیه طبیعی‌تری برای توضیح شکل‌گیری ماه است. در مراحل اولیه منظومه شمسی، برخوردها بسیار فراوان بود. بنابراین طبیعی‌تر است که چند برخورد معمولی ماه را تشکیل داده باشتد تا یک برخورد خاص.

نظریه شکل‌گیری همزمان ماه و زمین قمرها می‌توانند هم‌زمان با سیاره مادر تشکیل شوند. بر اساس این نظریه، نیروی گرانش باعث شد مواد اولیه در منظومه شمسی به هم وصل شوند و هم‌ زمان زمین و ماه را تشکیل دهند. چنین قمری ترکیبی بسیار شبیه به زمین خواهد داشت که وضعیت فعلی ماه را توضیح می‌دهد. با این‌ حال اگر چه زمین و ماه مواد مشابهی دارند، چگالی ماه بسیار کمتر از زمین است. اگر هر دو جرم عناصر سنگین یکسان در هسته خود داشته باشند، این تفاوت چگالی منطقی نیست. در سال ۲۰۱۲، «رابین کاناپ» محقق موسسه تحقیقاتی جنوب غربی در تگزاس، پیشنهاد کرد که زمین و ماه هم‌ زمان در اثر برخورد دو جرم بسیار بزرگ که پنج برابر مریخ بودند به‌ وجود آمدند. ناسا گزارش می‌کند: «پس از برخورد اول، دو جرم هم‌اندازه دوباره با هم برخورد کردند و زمین اولیه را تشکیل دادند که توسط هاله‌ای از مواد احاطه شده بود. این مواد با هم ترکیب شدند و ماه را تشکیل دادند. برخورد مجدد و ادغام متعاقب آن، دو جرم با ترکیب‌های شیمیایی مشابه که امروز می‌بینیم، باقی گذاشت.»

نظریه تسخیر یک نظریه دیگر پیشنهاد می‌کند که شاید نیروی گرانش زمین جسمی را که در حال گذر بود گرفتار کرده باشد. این اتفاقی بود که برای چند قمر دیگر در منظومه شمسی، مثل قمرهای فوبوس و دیموس مریخ اتفاق افتاد. بر اساس نظریه تسخیر، یک جسم سنگی که در جای دیگری از منظومه شمسی تشکیل شده بود، به سمت مدار زمین کشیده شد و در آن گیر افتاد. این نظریه تفاوت ترکیب زمین و ماه را توضیح می‌دهد. با‌ این‌ حال، این مدارگردها اغلب شکل عجیبی دارند و مثل ماه کروی نیستند. همچنین، مدار آن‌ها برخلاف ماه تمایلی به همسو شدن با دایره البروج سیاره مادرشان ندارد

نتیجه اگرچه نظریه شکل‌گیری همزمان و تسخیر هر دو تاحدودی وجود ماه را توضیح می‌دهند، نمی‌توانند به همه سوال‌ها پاسخ دهند. در حال حاضر، به‌ نظر می‌رسد که فرضیه برخورد بزرگ سوال‌های بیشتری را پاسخ می‌دهد و از لحاظ شواهد علمی، بهترین مدل برای توضیح دادن نحوه شکل‌گیری ماه است