نتیجه شبیهسازیهای تازه: ماه ممکن است درعرض فقط پنج ساعت شکل گرفته باشد
شبیه سازی مجدد برخورد زمین و تیا با رویکردی جدید نشان می دهد که در نتیجه این رویداد، ماه ممکن است بسیار سریعتر از آنچه قبلا تصور می شد شکل گرفته باشد.
شبیهسازیهای جدید نشان میدهند که ماه ممکن است تنها پنج ساعت پس از برخورد فاجعهبار زمین با تئا شکل گرفته باشد، پیشسیارهای که در اوایل حیات منظومه شمسی نابود شد. این یافته شگفتانگیز میتواند به روشن کردن چگونگی دیگر برخوردهای تاریخی در همسایگی کیهانی ما و فراتر از آن کمک کند.
دانشمندان با اطمینان بالا بر این باورند که زمانی که منظومه شمسی هنوز جوان و بسیار ناپایدار بود، یک شی به اندازه مریخ به نام تیا با زمین اولیه برخورد کرد، ماه شکل گرفت. این برخورد عظیم احتمالاً زمین و تیا را به تودههای چرخان سنگ مذاب تبدیل کرد که در نهایت به هم پیوستند، سرد شدند و زمین و ماه کنونی را تشکیل دادند. بسیاری از دانشمندان بر این باورند که اگر این برخورد اتفاق نمی افتاد، ممکن بود هیچگاه حیات در زمین شکل نمی گرفت.
صخره های ماه که در طول ماموریت های آپولو ناسا به زمین بازگردانده شده اند، شواهدی را در حمایت از نظریه بسیار مورد بحث معروف به “فرضیه ضربه بزرگ” ارائه کرده اند. این نمونه ها همچنین نشان می دهد که ماه حدود 4.5 میلیارد سال سن دارد. بنابراین، برخورد بین تیا و زمین تقریباً 100 میلیون سال پس از تولد خورشید رخ داد. اگرچه دانشمندان قبلاً این رویداد برخورد را شبیهسازی کردهاند، اما تعیین دقیق چگونگی شکلگیری ماه و مدت زمان پس از برخورد دشوار بوده است.
در یک مطالعه جدید، محققان مجموعهای از شبیهسازیها را انجام دادند که بر ویژگیهای احتمالی و مختلف زمینشناسی زمین و Thea قبل از برخورد متمرکز بود. این عامل قبلا کمتر مورد بررسی قرار گرفته است.
آدین دنتون، زمین شناس و دانشمند سیاره شناسی در موسسه تحقیقاتی جنوب غربی در بولدر، کلرادو و اولین نویسنده مقاله، در بیانیه ای گفت: «وقتی زمین و ماه را به عنوان اجرام برخورد با ویژگی های زمین شناسی مختلف شبیه سازی می کنید، نحوه شکل گیری ماه از این برخورد تغییر می کند. “نیازی به در نظر گرفتن آنچه قبلاً فکر می کردیم وجود ندارد.”
محققان با استفاده از طیف وسیعی از ویژگی های زمین شناسی مختلف، برخورد باستانی بین زمین و Theia را شبیه سازی کردند و دریافتند که در شرایط مناسب، ماه می تواند تنها در چند ساعت شکل بگیرد.
تاکنون، شبیهسازیهای برخورد زمین و تیا عمدتاً بر روی جرم دو جسم در حال برخورد متمرکز بود. اما محققان در مطالعه جدید بیشتر به استحکام مواد تشکیل دهنده این دو جسم، به ویژه سختی لایه های بیرونی آنها علاقه داشتند.
دنتون گفت: «مدل ها برای در نظر گرفتن استحکام مواد تکامل یافته اند. عاملی که هنگام مطالعه برخورد با اجرام کوچکتر مانند سیارک ها واقعا اهمیت دارد. ما مطمئن نبودیم که آیا این عامل برای ماه مهم است یا خیر. اما وقتی شبیهسازیها را انجام دادیم، متوجه شدیم که واقعاً اهمیت زیادی دارد.»
مهمترین عامل تعیین کننده قدرت اجسام در حال برخورد دما است. زمانی که زمین و تیا با هم آشنا شدند خیلی جوان بودند. در نتیجه، آنها هنوز دارای دمای بالا و سطوح نرم یا مذاب بودند. این ویژگیها میتوانستند بهعنوان نوعی ضربهگیر عمل کرده و باعث شوند که زبالههای ضربه تا حد زیادی دست نخورده باقی بمانند و ماه با سرعت بیشتری شکل بگیرد.
اما زمانی که فرضیه برخورد بزرگ برای اولین بار در سال 2001 مطرح شد، محققان تصور کردند که برخورد بسیار دیرتر رخ داده است. یعنی زمانی که زمین و تیا تا حدودی سرد شده و شکننده تر شده بودند. در چنین شرایطی، برخورد آنها میدان بزرگتری از بقایای سنگی ایجاد می کرد که به زمان بیشتری برای ادغام و تشکیل ماه نیاز داشت.
محققان این برخورد را در طیفی از دماهای احتمالی شبیهسازی کردند و دریافتند که در غیرمعمولترین سناریو، زمانی که هر دو بدن در گرمترین حالت خود بودند، ماه میتوانست تنها در پنج ساعت شکل بگیرد. با این حال، این تنها یک نتیجه ممکن است، و هیچ راهی وجود ندارد که دقیقاً بدانیم زمین و تئا در هنگام برخورد با یکدیگر چقدر گرم و در نتیجه چقدر نرم بودند.
پس از شکل گیری اولیه، ماه توسط اقیانوسی از ماگما پوشیده شد که صدها میلیون سال طول کشید تا جامد شود. حتی در آن زمان، نزدیکی بیشتر ماه به زمین احتمالاً سطح آن را به محیطی بسیار آتشفشانی و خشن تبدیل کرده است. با گذشت زمان، ماه از زمین دورتر شد و بیشتر سرد شد و امروزه تصور می شود که تقریباً از نظر زمین شناسی مرده است. البته ماه همچنان آرام آرام از زمین دور می شود و اگر خورشید تا پنج میلیارد سال دیگر ماه و زمین را نابود نکند، ممکن است در نهایت به طور کامل از گرانش سیاره ما رها شود.
شبیهسازیهای جدید اهمیت استحکام مواد در مدلسازی برخوردهای سیارهای را برجسته میکنند. عاملی که می تواند درک ما را از دیگر برخوردهای باستانی تغییر دهد. از جمله برخوردی که باعث شد گانیمد، بزرگترین قمر مشتری، از محور خود منحرف شود یا برخوردی که احتمالاً در شکل گیری تیتان، بزرگترین قمر زحل، نقش داشته است.
علاوه بر این، یافتههای جدید میتواند پیامدهایی برای جستجوی قمرهای فراخورشیدی داشته باشد، که تاکنون شناسایی قطعی آنها بسیار دشوار بوده است. تا به امروز، یکی از روشهای اصلی اخترشناسان برای جستجوی این قمرهای بیگانه، بررسی میدانهای زبالههای برخوردی اطراف سیارات فراخورشیدی بوده است. اما اگر ماه خودمان راهنما باشد، این میدانهای زباله ممکن است بسیار کوتاه مدت و تشخیص آن دشوار باشد.
این مطالعه در اول سپتامبر در The Astrophysical Journal Letters منتشر شد.
منبع: زومیت
