ممکن است امروز زمین بهدلیل اینکه یک همسایهٔ نزدیک قبلاً به آن برخورد کرده، ماه داشته باشد؛ این موضوع از تحلیل جدید نمونههای آپولو و سنگهای زمینی آشکار میشود.
برخورد ویرانگری که ماه را شکل داد و یکی از مهمترین رویدادهای تاریخ اولیهٔ زمین را رقم زد، ممکن است نه توسط یک حریف دوردست، بلکه توسط یک جهان خواهر که درست در همسایگیاش رشد کرده بود، بهوجود آمده باشد؛ اینطور یک مطالعهٔ جدید گزارش میکند.
حدود ۴٫۵ میلیارد سال پیش، یک سیاره بهاندازه مریخ به زمین جوان برخورد کرد به طوری که بخشهای وسیعی از گوشتهٔ سیاره را ذوب کرد و یک دیسک از بقایای مذاب را به مدار پرتاب کرد. این بقایا در نهایت به هم پیوستند تا ماه را تشکیل دهند که امروز میشناسیم. دانشمندان مدتها داستان پیدایش «ضربهٔ عظیم» را ترجیح دادهاند، اما منبع و ترکیب شیمیایی این جهان گمشدهٔ طولانیالعمر که «تئیا» نامیده میشود، همچنان یک راز باقی مانده است.
اما تجزیهوتحلیل جدید نمونههای ماه از مأموریتهای آپولو، سنگهای زمینی و شهابسنگها نشان میدهد که تئیا، همانند زمین، یک جهان سنگی بود که در سامانهٔ خورشیدی داخلی شکل گرفته است — احتمالاً حتی نزدیکتر به خورشید از سیارهٔ ما.
«تئیا و زمین اولیه از منطقهای مشابه در سامانهٔ خورشیدی داخلی میآیند»، Timo Hopp، یک متخصص زمینشناسی در مؤسسهٔ ماکس پلانک برای پژوهشهای سامانهٔ خورشیدی در آلمان که رهبری تحقیق را بر عهده داشت، به Live Science گفت.
یافتهها، که در مقالهای منتشر شده در تاریخ ۲۰ نوامبر در مجله Science تفصیل داده شدهاند، تصویر کلاسیک از چگونگی ترکیب سیارات سنگی چند میلیارد سال پیش را تقویت میکنند، هپ گفت.
«نتایج ما پیشبینی تغییر جدیدی در مکانیسم ندارند»، هپ گفت. در عوض، «با آنچه از نظریهٔ کلاسیک تشکل سیارات سنگی انتظار میرود، توافق بسیار خوبی دارد».
جوانی خشن سیارات
در صد میلیون سال نخست پس از شکلگیری خورشید، سامانهٔ خورشیدی داخلی از دهها تا صدها جنین سیارهای پر شد — جهانهایی بهسایز ماه تا مریخ که بهطور مکرر برخورد میکردند، ادغام میشدند یا توسط آشوب گرانشی تشکیل اولیهٔ سیارات، و همچنین بهدست کشش عظیم مشتری، به مدارهای جدید پرتاب میشدند.
«تئیا یکی از ۱۰ تا ۱۰۰ جنین سیارهای بود که سیارات ما از آنها شکل گرفتهاند»، هپ گفت. اما نمونههای قمری از مأموریتهای آپولو نشان دادهاند که زمین و ماه تقریباً از نظر شیمیایی یکسان هستند؛ این شباهت به گفتهٔ دانشمندان شناسایی دقیق مکان پیدایش تئیا را بهطوری بسیار دشوار ساخته است.
برای بررسی، هپ و همکارانش بهدنبال نشانههای شیمیایی ریز باقیمانده از برخورد در گوشتهٔ زمین گشتند — ردپای عناصری همچون آهن و مولیبدن که اگر در اوایل تشکیل سیاره وجود داشتهاند، باید به هستهٔ زمین رسیده بودند. بقا آنها در سنگهای گوشته امروز نشان میدهد که این عناصر بعدها وارد شدهاند؛ احتمالاً توسط تئیا در زمان «ضربهٔ عظیم» تحویل داده شدهاند و بنابراین اطلاعات ارزشمندی دربارهٔ ترکیب شیمیایی سیارهٔ گمشده حاوی میشوند، پژوهشگران میگویند.
سرنخها از ماه
پژوهشگران شش نمونهٔ قمری از مأموریتهای آپولو ۱۲ و ۱۷ را همراه با ۱۵ سنگ زمینی که شامل نمونههایی از آتشفشان کیلاوائهٔ هاوایی میشد، و همچنین شهابسنگهای بهدست آمده از قطب جنوب و نگهداریشده در مجموعههای بزرگ موزهها، تحلیل کردند.
تیم بر تفاوتهای بسیار ریز ایزوتوپهای آهن (نسخههای مختلفی از عنصر) تمرکز کرد؛ پژوهشهای اخیر نشان میدهد که این ایزوتوپها میتوانند محل تشکیل ماده نسبت به خورشید را بهدقت مشخص کنند. آنها این اندازهگیریهای آهن را با امضاهای ایزوتوپی مولیبدن و زیرکونیوم ترکیب کردند، سپس نتایج را با ترکیبات شناختهشدهٔ شهابسنگها مقایسه کردند تا نوع «بلوکهای ساختمانی» سیارهای که میتوانست تئیا را تشکیل دهد، استنباط کنند.
در میان صدها سناریوی مدلسازیشده، از اجسام کوچکتر تا بدنههای که تقریباً نیمی از جرم زمین را داشتند، تنها پیکربندیای که شیمی زمین و ماه را بهدقت بازتولید کرد، آن بود که تئیا در سامانهٔ خورشیدی داخلی شکل گرفته بود، طبق گزارش این مطالعه. تیم اشاره میکند که تئیا احتمالاً یک جهان سنگی با هستهٔ فلزی بوده که تقریباً ۵ تا ۱۰٪ جرم زمین را شامل میشد.
مدلها همچنین نشان میدهند که هر دو زمین اولیه و تئیا شامل مادهای از مخزن «نمونهگیرینشده» سامانهٔ خورشیدی داخلی هستند؛ نوعی ماده که در تمام مجموعههای شناساییشدهٔ شهابسنگها وجود ندارد. این مؤلفهٔ مرموز احتمالاً در نقطهای بسیار نزدیک به خورشید شکل گرفته است، در منطقهای که مواد اولیه یا توسط عطارد، زهره، زمین و تئیا جذب شدند — یا هرگز بهعنوان اجسام آزاد که میتوانستند به شهابسنگ تبدیل شوند، بقا نیافتهاند.
در حالی که این پژوهش روشن میسازد که زمین و تئیا احتمالاً خواهران محلی بودهاند، سؤال اینکه چگونه «ضربهٔ عظیم» دو جهان را بهقدری مخلوط کرد که هویت شیمیایی آنها تقریباً غیرقابل تمایز شود، هنوز بدون پاسخ مانده است، هپ گفت.
حل این معما میتواند آخرین فصل گمشدهٔ داستان خشن پیدایش ماه را آشکار کند — و شاید کلید درک کامل چگونگی شکلگیری ماه و زمین ما باشد.