به نقل از «عصر ایران»

برجسته ترین و احتمالا عجیب ترین نظریه ها در مورد شکل گیری ماه!

تاریخ انتشار: ۵ آذر ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۱۷۰۴۱۷

معمای چگونگی شکل‌گیری ماه هنوز دانشمندان را درگیر خود کرده است و این راز می‌تواند در اعماق سیاره ما نهفته باشد.

به گزارش ایسنا و به نقل از بیزینس اینسایدر، با رقابت سازمان‌هایی مانند ناسا و افرادی مانند «ایلان ماسک»(Elon Musk) برای فرود آمدن روی ماه در پنج سال آینده، شاید فکر کنید که همه چیز را در مورد قمر زمین می‌دانیم اما پرسش‌های بسیاری از جمله اساسی‌ترین آنها هنوز بی‌پاسخ باقی مانده‌اند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

پرسش اساسی این است که ماه اولین بار چگونه به وجود آمد.

پاسخ دادن به این پرسش همیشه به طرز شگفت‌آوری دشوار بوده و دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که چگونه این اتفاق افتاده است اما دانشمندان نظریه‌هایی دارند که برجسته‌ترین آنها احتمالا عجیب‌ترین آنهاست زیرا در مورد برخورد یک سیاره بیگانه به زمین و سپس ناپدید شدن آن بیش از چهار میلیارد سال پیش صحبت می‌کند.

در این گزارش به چهار نظریه اصلی در مورد چگونگی شکل‌گیری ماه پرداخته شده است و این که چرا کلید کشف حقیقت می‌تواند در اعماق سیاره ما نهفته باشد.

۱. ماه پس از سرگردانی در کنار زمین، در مدار آن اسیر شد

براساس این نظریه، ماه مانند یک سیارک غول‌پیکر در جهان سرگردان بود تا اینکه یک روز از مجاورت زمین گذشت و در مدارش گرفتار شد و از آن زمان تاکنون با آن باقی مانده است.

این اصلا غیر ممکن نیست. از این گذشته، تصور می‌شود که قمرهای «فوبوس»(Phobos) و «دیموس»(Deimos) مریخ نیز به همین صورت شکل گرفته باشند.

با وجود این، در مورد زمین، نظریه تسخیر بسیار بعید است. یک دلیل این است که ماه ما بسیار بزرگ و تقریبا به اندازه مریخ است. «سارا راسل»(Sara Russell) استاد علوم سیاره‌ای در «موزه تاریخ طبیعی لندن» گفت: احتمال برخورد یک جرم در آن اندازه به سیاره ما بیشتر است تا اینکه فقط در مدار سرگردان شده باشد.

نمونه‌های ماه که در طول مأموریت‌های «آپولو»(Apollo) به دست آمدند، شکست نهایی این فرضیه را به همراه داشتند. دانشمندان، ساختار ایزوتوپی این نمونه‌ها را تحلیل کردند. ایزوتوپ‌ها، انواعی از اتم‌ها هستند که عملکرد شیمیایی یکسانی دارند اما تعداد نوترون‌های متفاوتی را حمل می‌کنند. راسل گفت: ما از ایزوتوپ‌ها به عنوان اثر انگشت‌هایی استفاده می‌کنیم که بسیار متمایز هستند.

وقتی سنگ‌های فضایی به طور مستقل تشکیل می‌شوند، تشخیص دادن آنها با ایزوتوپ‌ها آسان است. به عنوان مثال، یک سنگ مریخ با سنگ زمین متفاوت است اما به نظر می‌رسد ماه از همان ایزوتوپ‌های زمین تشکیل شده است.

راسل گفت: این بدان معناست که آنها احتمالا به نحوی از نظر ژنتیکی به هم مرتبط هستند زیرا هر جرم دیگری در منظومه شمسی دارای امضای ایزوتوپی متفاوتی است.

۲. ماه در کنار زمین شکل گرفت

فرضیه «برافزایش»(Accretion) ماه را به تولد زمین پیوند می‌دهد. این نظریه نشان می‌دهد که هر دو جرم در حدود ۴.۶ میلیارد سال پیش از یک ابر غبار کیهانی پدید آمده‌اند.

براساس این نظریه، زمین یک دوقلوی حریص‌تر بوده و مواد بیشتری را در طول برافزایش اولیه‌اش به سمت خود کشیده که این موجب شده است اندازه بزرگ‌تر، هسته مذاب‌تر و گرانش قوی‌تری داشته باشد. بنابراین، ماه به مدار زمین کشیده شد.

مشکل اینجاست که اگرچه ماه و زمین ایزوتوپ‌های مشترک دارند اما نحوه قرار گرفتن آنها در کنار هم بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، ماه از سدیم و آهن بسیار کمتری نسبت به زمین تشکیل شده است.

راسل گفت: معمولا انتظار دارید که اگر یک مخلوط مواد از همان ابر تشکیل شود، تقریبا به ترکیب مشابهی برسد و احتمالا کوچکتر باشد اما در واقع کاملا متفاوت است.

۳. ماه یک کُره از مواد بود که هنگام آغاز چرخش زمین فروریخت

نظریه سوم شکل‌گیری همراه همیشگی ما چندان تملق‌آمیز نیست. این نظریه استدلال می‌کند که ماه فقط به کمی چربی اضافی شباهت دارد که زمین آن را در اوایل زندگی خود ریخته است.

براساس این نظریه، زمانی که زمین شروع به چرخش سریع‌تر کرد، بخشی از مواد آن جدا شد و سپس به طور معجزه‌آسایی دقیقا در جایی متوقف شد که برای ایجاد یک جرم در مدار زمین لازم بود.

فیزیک با این نظریه موافق نیست. راسل گفت: ریخته شدن چنین توده سنگی بسیار دشوار است. مهم نیست که سیاره در آن زمان چقدر سریع می‌چرخید. ممکن است این اتفاق برای یک سیارک رخ دهد اما برای جرمی به بزرگی سیاره ما ممکن نیست.

یکی دیگر از مسائل مربوط به نظریه سوم این است که ماه به احتمال زیاد به سمت خورشید پرواز کرده یا به زمین بازگشته است؛ نه این که در مدار بماند.

۴. یک سیاره هم‌اندازه مریخ به زمین اولیه برخورد کرده است

رد کردن این نظریه‌ها، ما را با آخرین فرضیه باقی می‌گذارد که نظریه «ضربه بزرگ» است. اگرچه این نظریه بیشترین پشتوانه علمی را دارد اما مسلما بیشترین جهش تخیل را می‌طلبد.

این نظریه می‌گوید که حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش، سیاره‌ای به اندازه مریخ به نام «تیا»(Theia) با زمین جدیدی که به تازگی شروع به برافزایش کرده بود، برخورد کرد. برخورد بین دو سیاره، انفجار مهیبی را پدید آورد که ۱۰۰ میلیون برابر بزرگ‌تر از ضربه عامل انقراض دایناسورها بود.

براساس این نظریه، ضربه آن ‌قدر مهیب بود که تیا مقداری از مواد زمین را به فضا پرتاب کرد و این مواد در نهایت به ماه تبدیل شدند. تیا با ذوب شدن در میان سنگ‌های مذاب که در نهایت به زمین و ماه امروز تبدیل شدند، ناپدید شد. بنابراین، تفاوت ظریف بین زمین و ماه را می‌توان با موضوع تغذیه تیا از گوشته زمین و دوری کردن از هسته آهنی آن توضیح داد. راسل باور دارد که این می‌تواند توضیح دهد چرا ماه بسیار فقیر از آهن است.

به گفته ناسا، کل فرآیند ممکن است تنها چند ساعت طول کشیده باشد.

اگرچه این امر دور از ذهن به نظر می‌رسد اما به لطف نمونه‌های آپولو، به سرعت به نظریه اصلی پیرامون چگونگی شکل‌گیری ماه تبدیل شده است. راسل گفت: این یکی از پیروزی‌های مطلق ماموریت‌های آپولو است. پیش از آپولو، مردم هیچ سرنخی در مورد این موضوع نداشتند که کدام یک از این مدل‌ها علت شکل‌گیری ماه بوده است. آپولو به وضوح نشان داد که ماه آن قدر شباهت‌های زیادی به این نظریه دارد که باید به نوعی با آن مرتبط باشد.

در هر حال، نظریه ضربه بزرگ خالی از اشکال نیست. ما هیچ ایده‌ای نداریم که تیا از کجا آمده و این سیاره هیچ مدرکی از خود به جا نگذاشته است.

احتمال دیگر این است که تیا تقریبا دوقلوی زمین بوده که در همان گوشه از منظومه شمسی ایجاد شده است.

دانشمندان برای بررسی کردن این نکات ظریف نظریه ضربه بزرگ تلاش می‌کنند. مدل‌سازی می‌تواند زاویه برخورد تیا با زمین و نحوه ترکیب شدن مواد آن با گوشته زمین را بررسی کند.

یک پژوهش جدید نشان می‌دهد تکه‌هایی به اندازه یک قاره که از یک سیاره بیگانه آمده‌اند، ممکن است در اعماق سیاره ما پنهان شده باشند و بتوانند ساختارهای عجیبی را که به نظر می‌رسد هسته زمین را احاطه کرده‌اند، توضیح دهند. «هونگپینگ دنگ»(Hongping Deng) استاد فیزیک محاسباتی «آکادمی علوم چین»، شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای را اجرا کرد تا ۱۰۰ میلیون ذره به‌جامانده از لحظه برخورد تیا به زمین را تا میلیون‌ها سال بعد از آن به صورت مجازی ردیابی کند.

دانشمندان با استفاده از این شبیه‌سازی‌ها توانستند نشان دهند که برخی از قطعات تیا - تقریبا دو درصد از کل جرم زمین – ممکن است درون سیاره ما زنده مانده و به آرامی در گوشته فرو رفته باشند.

بازگشت انسان به ماه

با تحقق یافتن رویای بازگشت انسان‌ها به ماه، آنها می‌توانند نمونه‌های گرانبهایی را از ماه به زمین بیاورند.

مجموعه‌ای از ماموریت‌های برنامه‌ریزی‌شده آینده به ماه، از جمله ماموریت «آرتمیس»(Artemis) ناسا برای بردن فضانوردان به سطح ماه برای اولین بار در بیش از ۵۰ سال گذشته نیز می‌توانند فرصت‌هایی را برای آوردن نمونه‌های بیشتری از ماه به زمین فراهم کنند.

راسل گفت: همه در حال حاضر درباره آرتمیس و تلاش‌های ناسا و آژانس فضایی اروپا برای بازگشت به ماه هیجان‌زده هستند. نکات بسیاری وجود دارد که آنها را حدود یک دهه آینده خواهیم فهمید.

کانال عصر ایران در تلگرام

منبع: عصر ایران

کلیدواژه: ماه کره زمین شکل گیری ماه ایزوتوپ ها نمونه ها سیاره ما

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.asriran.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «عصر ایران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۱۷۰۴۱۷ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

نقشه‌ تلسکوپ فضایی «جیمز وب» از آب‌وهوای یک سیاره فراخورشیدی

«تلسکوپ فضایی جیمز وب» به پژوهشگران در نقشه‌برداری از آب‌وهوای یک سیاره فراخورشیدی کمک کرد.

به گزارش ایسنا، یک گروه بین‌المللی از پژوهشگران با موفقیت از «تلسکوپ فضایی جیمز وب» برای ترسیم نقشه آب‌وهوایی یک سیاره فراخورشیدی غول‌پیکر گازی داغ استفاده کردند.

به نقل از ناسا، بررسی‌های دقیق در طیف گسترده‌ای از نور فروسرخ میانی، همراه با مدل‌های سه‌بعدی آب‌وهوا و مشاهدات پیشین تلسکوپ‌های دیگر، وجود ابرهای متراکم و مرتفع را نشان می‌دهند که آسمان را هنگام روز و شب می‌پوشانند و همچنین، بادهای استوایی را به نمایش می‌گذارند که گازهای جوی را با سرعت ۵۰۰۰ مایل در ساعت در اطراف سیاره فراخورشیدی «WASP-43 b» ادغام می‌کنند.

این جدیدترین نمایش علم سیارات فراخورشیدی به شمار می‌رود که اکنون با توانایی خارق‌العاده جیمز وب برای بررسی تغییرات دما و تشخیص گازهای اتمسفر در تریلیون‌ها مایل دورتر امکان‌پذیر شده است.

سیاره فراخورشیدی WASP-43 b یک نوع «مشتری داغ»(Hot Jupiter) است. این سیاره هم‌اندازه مشتری عمدتا از هیدروژن و هلیوم ساخته شده و بسیار داغ‌تر از سایر سیارات غول‌پیکر منظومه شمسی است. اگرچه ستاره آن کوچک‌تر و سردتر از خورشید است اما WASP-43 b در فاصله ۱.۳ میلیون مایلی می‌چرخد که کمتر از یک بیست و پنجم فاصله بین عطارد و خورشید است.

با چنین مداری، سیاره از نظر جزر و مدی قفل می‌شود؛ به این معنی که یک طرف آن به طور مداوم روشن است و طرف دیگر در تاریکی دائمی قرار دارد. اگرچه طرف شب هرگز هیچ تابش مستقیمی را از ستاره دریافت نمی‌کند اما بادهای شدید در حال وزش به سمت شرق، گرما را از طرف روز به اطراف انتقال می‌دهند.

از زمان کشف سیاره WASP-43 b در سال ۲۰۱۱، تلسکوپ‌های متعددی از جمله «تلسکوپ فضایی هابل» و «تلسکوپ فضایی اسپیتزر» آن را رصد کرده‌اند. «تیلور بل»(Taylor Bell) پژوهشگر «مؤسسه تحقیقات محیطی منطقه خلیج»(BAERI) و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: با تلسکوپ فضایی هابل، به وضوح می‌توانیم ببینیم که بخار آب در طرف روز سیاره وجود دارد. هابل و اسپیتزر هر دو نشان دادند که ممکن است ابرهایی در سمت شب وجود داشته باشند اما ما به بررسی‌های دقیق‌تر با تلسکوپ فضایی جیمز وب نیاز داشتیم تا نقشه‌برداری را از دما، پوشش ابر، بادها و ترکیب دقیق‌تر اتمسفر در سراسر سیاره آغاز کنیم.

اگرچه WASP-43 b آن قدر کوچک، کم‌نور و نزدیک به ستاره خود است که تلسکوپ نمی‌تواند مستقیما آن را ببیند اما دوره مداری کوتاه سیاره که تنها ۱۹.۵ ساعت است، آن را برای «طیف‌سنجی منحنی فاز» ایده‌آل می‌کند. روش طیف‌سنجی منحنی فاز شامل بررسی تغییرات کوچک در روشنایی منظومه ستاره-سیاره در حالی است که سیاره به دور ستاره می‌چرخد.

از آنجا که مقدار نور فروسرخ میانی منتشرشده از یک جرم تا حد زیادی به گرمای آن بستگی دارد، داده‌های روشنایی جیمز وب را می‌توان برای محاسبه دمای سیاره مورد استفاده قرار داد.

این گروه پژوهشی به مدت بیش از ۲۴ ساعت از «دستگاه فروسرخ میانی»(MIRI) جیمز وب برای اندازه‌گیری نور منظومه WASP-43 در هر ۱۰ ثانیه استفاده کردند. بل توضیح داد: ما با مشاهده کل یک مدار توانستیم دمای طرف‌های متفاوت سیاره را هنگام چرخش در دید محاسبه کنیم. براساس این محاسبات، ما توانستیم نقشه‌ای را از دمای سراسر سیاره بسازیم.

اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهند که دمای هوای طرف روز سیاره به طور میانگین ​​نزدیک به ۱۲۵۰ درجه سلسیوس است؛ در حالی که دمای طرف شب به ۶۰۰ درجه سلسیوس می‌رسد و به طور قابل توجهی خنک‌تر است. این داده‌ها به یافتن داغ‌ترین نقطه روی سیاره کمک می‌کنند که از نقطه‌ دریافت‌کننده بیشترین تشعشعات ستاره‌ای، کمی به سمت شرق جابه‌جا می‌شود. این تغییر به دلیل وزش بادهایی رخ می‌دهد که هوای گرم را به سمت شرق حرکت می‌دهند.

«مایکل رومن»(Michael Roman) پژوهشگر «دانشگاه لستر»(University of Leicester) و از پژوهشگران این پروژه گفت: این واقعیت که ما می‌توانیم دما را به این روش ترسیم کنیم، گواه واقعی بر حساسیت و ثبات جیمز وب است.

پژوهشگران برای تفسیر نقشه، از مدل‌های جوی سه‌بعدی پیچیده مانند مدل‌هایی استفاده کردند که برای درک آب‌وهوا و اقلیم روی زمین به کار می‌روند. تحلیل‌ها نشان می‌دهند که طرف شب سیاره احتمالا در یک لایه متراکم و مرتفع از ابرها پوشیده شده است و این لایه، مانع راه یافتن بخشی از نور فروسرخ به فضا می‌شود. در نتیجه، اگرچه طرف شب بسیار گرم است اما نسبت به زمانی که ابری در آن وجود نداشته، کم‌نورتر و خنک‌تر به نظر می‌رسد.

طیف گسترده نور فروسرخ میانی که توسط جیمز وب گرفته شده است، اندازه‌گیری میزان بخار آب و متان اطراف سیاره را ممکن می‌سازد. «جوآنا بارستو»(Joanna Barstow) پژوهشگر «دانشگاه آزاد انگلستان»(The Open University of UK) و از پژوهشگران این پروژه گفت: جیمز وب به ما فرصت داده است تا دقیقا متوجه شویم کدام مولکول‌ها را می‌بینیم و محدودیت‌هایی را برای فراوانی آنها قائل شویم.

طیف‌های بررسی‌شده نور، نشانه‌های آشکاری را از بخار آب در طرف شب و طرف روز سیاره نشان می‌دهند که اطلاعات بیشتری را درباره تراکم ابرها و ارتفاع آنها در جو ارائه می‌کنند.

همچنین، پژوهشگران با کمال تعجب دریافتند که داده‌ها کمبود متان را در همه نقاط جو نشان می‌دهند. از آنجا که روز برای وجود متان خیلی گرم است، متان باید هنگام شب خنک‌تر، پایدار و قابل تشخیص باشد.

بارستو توضیح داد: این واقعیت که ما متان نمی‌بینیم، به ما می‌گوید که سرعت باد در سیاره WASP-43 b باید به حدود ۵۰۰۰ مایل در ساعت برسد. اگر بادها گاز را از طرف روز به طرف شب سیاره حرکت دهند و دوباره به سرعت بازگردند، زمان کافی برای بروز واکنش‌های شیمیایی تولیدکننده مقادیر قابل تشخیص متان در سمت شب وجود نخواهد داشت.

پژوهشگران معتقدند که به دلیل این اختلاط ناشی از باد، شیمی اتمسفر در سراسر سیاره یکسان است. این نتیجه در پژوهش‌های پیشین که با تلسکوپ‌های هابل و اسپیتزر انجام شدند، مشخص نبود.

این پژوهش در مجله «Nature Astronomy» به چاپ رسید.

در انیمیشن زیر می‌توانید نقشه دمای سیاره WASP-43 b را ببینید.

انتهای پیام