ماه چگونه شکل گرفت و به قمر زمین تبدیل شد؟

پژوهشگران گمان می‌کنند که ماه در حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش زمانی شکل گرفت که جسم عظیم دیگری در منظومه شمسی به زمین برخورد کرد. ماه در ابتدا داغ بود و با یک اقیانوس سراسری از ماگما یا تفتال پوشانده شده بود.

اما اینکه ماه چگونه به شکلی در آمد که در حال حاضر وقتی در شب به آسمان نگاه می‌کنیم، شاهد آنیم، همچنان یک راز است.

هنگامی که سنگ مذاب به‌تدریج سرد شد، گوشته ماه و پوسته روشن را تشکیل داد اما در اعماق آن، به‌شدت از حالت تعادل خارج شد. در اینجا، اقیانوس ماگما به شکل مواد معدنی متراکم از جمله ایلمنیت‌ــ یک ماده معدنی حاوی تیتانیوم و آهن‌ــ متبلور شد.

اما این ماده متراکم که به داخل فرو می‌رفت، به نوعی با گوشته مخلوط و ذوب شد و به سطح بازگشت. با این حال، چگونگی و چرایی رسیدن این سنگ‌های آتشفشانی سرشار از تیتانیوم به سطح ماه ناشناخته مانده است.

هنوز مشخص نیست که آیا این ماده به یک‌باره یا به‌تدریج به شکل تکه‌های کوچک‌تر در ماه فرو رفته است.

دانشمندان هنوز به طور کامل متوجه نشده‌اند که چگونه برخی مواد سرشار از تیتانیوم که داخل ماه فرو رفته‌اند، به سمت پیدای آن‌ــ نیمکره ماه که همیشه رو به زمین است‌‌ــ‌ بالا آمده‌اند.

جف اندروز هانا، یکی دیگر از نویسندگان این مقاله، گفت: «قمر ما به معنای واقعی کلمه خود را زیرورو کرد و کاملا تغییر داد.»
 

دکتر اندروز هانا گفت: «برای نخستین بار، ما شواهد فیزیکی در دست داریم که به ما نشان می‌دهد در این مرحله حساس از تحولات ماه، در درون ماه چه اتفاقی می‌افتاد و این واقعا هیجان‌انگیز است.»

محققان برای درک چگونگی زیر و رو شدن ماه، شبیه‌سازی‌هایی از فرو رفتن یک لایه سرشار از ایلمنیت روی آن را بررسی کردند.

آن‌ها سپس این مشاهدات را با مجموعه‌ای از ناهنجاری‌های گرانش خطی که ماموریت گریل ناسا شناسایی کرده بود، مقایسه کردند. دو فضاپیمای این (ماموریت، یعنی ماموریت بازیابی جاذبه و آزمایشگاه داخلی ناسا یا گریل)، بین سال‌های ۲۰۱۱ تا ۲۰۱۲ به دور ماه چرخیدند و تغییرات کوچکی را در جاذبه گرانشی آن اندازه‌گیری کردند.

این ناهنجاری‌های خطی ناحیه تاریک وسیعی از سمت پیدای ماه را در بر گرفته که با جریان‌های آتشفشانی پوشیده شده که به دریاوار معروف است که در لاتین به معنای «دریا» است.

دانشمندان دریافتند که آثار گرانشی که ماموریت گریل اندازه‌گیری کرده، با شبیه‌سازی لایه ایلمنیت سازگار است.

آن‌ها توانستند از میدان گرانشی استفاده کنند تا از پراکندگی ایلمنیت، که پس از فرو رفتن بخش عمده لایه چگال باقی مانده بود، نقشه‌برداری کنند.

پژوهشگران خاطرنشان کردند که این نشان می‌دهد این مواد ایلمنیت به سمت پیدای ماه جابه‌جا شده و در سرازیرهای آبشاری ورقه‌‌مانند، به سمت داخل فرو رفته‌‌اند و «بقایایی از خود به جا گذاشته‌اند که همانطور که گریل مشاهده کرده، سبب ناهنجاری‌هایی در میدان گرانشی ماه شده‌ است».

ویگانگ لیانگ، یکی از نویسندگان این مقاله، گفت: «از آنجا که این کانی‌های سنگین چگال‌تر از گوشته زیرین‌اند، یک ناپایداری گرانشی ایجاد می‌کنند و شما انتظار دارید که این لایه بیشتر و عمیق‌تر در داخل ماه فرو برود.»

دانشمندان بر اساس این یافته‌ها می‌گویند که لایه سرشار از ایلمنیت بیش از ۴.۲۲ میلیارد سال پیش در ماه فرو رفت‌ــ و این با نقش فعالیت‌های آتشفشانی بعدی که در سطح ماه دیده شده، سازگار است.

دکتر اندروز هانا گفت: «از قرار معلوم، قدیمی‌ترین تاریخچه ماه زیر سطح آن نوشته شده و تنها به آمیزه و مجموعه مناسبی از مدل‌ها و داده‌ها نیاز است تا این قضیه آشکار شود.»