نسبت فامیلی ماه با زمین

ايسنا : هیچ چیز دیگری مانند زمین و ماه آن در کل منظومه شمسی وجود ندارد. سایر سیارات یا چندین قمر دارند یا اصلاً هیچ قمری ندارند، اما نسبت جرمی سیاره ما و قمر سنگین آن کاملاً منحصر به فرد است.

مسئله منشأ ماه غیرعادی ما همچنان پرسشی بی پاسخ مانده است. در حال حاضر نظریه اصلی این است که ماه یا فرزند زمین است یا خواهر و برادر آن است و از همان ماده در همان منطقه از منظومه شمسی متولد شده است.

تحقیقات جدید این مفهوم را به چالش می‌کشد و نشان می‌دهد که ماه می‌تواند در جای دیگری در منظومه شمسی متولد شده باشد و بعداً توسط نیروی گرانش زمین در آغوش کشیده شده است.

اخترشناسان دارن ویلیامز(Darren Williams) و مایکل زوگر(Michael Zugger) از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا محاسباتی انجام داده‌اند و دریافته‌اند که اسیر کردن گرانشی قمرها برای سیارات سنگی مانند زمین امکان‌پذیر است و بنابراین منشأ احتمالی منظومه زمین-ماه امروزی ما همین بوده است.

ما شواهد زیادی داریم که نشان می‌دهد زمین و قمر آن از یک ماده اولیه ساخته شده‌اند. ترکیب معدنی هر دو به همان اندازه یکسان است که اگر از یک ماده تشکیل شده باشند، انتظار می‌رود.

فرضیه برخورد مهیب، یک توضیح غالب برای این شباهت است. بدین ترتیب که جرمی بزرگ به زمین برخورد کرده و بقایای حاصل به یک سیاره و یک قمر تبدیل شده‌اند.

راه‌های دیگری نیز وجود دارد که این دو جرم می‌توانند با ترکیب یکسانی تشکیل شده باشند. ممکن است در ابر یک سیاره تبخیر شده معروف به سینستیا(synestia) یا شاید همزمان از همان ابر غباری که به دور خورشید می‌چرخد، شکل گرفته باشند.

اما همانطور که در جاهای دیگر در منظومه شمسی دیده‌ایم، بیش از یک راه برای به دست آوردن قمر وجود دارد. اگر دو جرم با زاویه و سرعت مناسب از کنار یکدیگر عبور کنند، می‌توانند از نظر گرانشی به یکدیگر متصل شوند و در نهایت در مداری پایدار و طولانی مدت قرار گیرند.

سناریوی خاصی که ممکن است مربوط به زمین و ماه باشد، به عنوان «ضبط دوتایی» شناخته می‌شود. در این سناریو، دو جرمی که قبلاً به صورت گرانشی به هم متصل شده‌اند، از جرم سومی عبور می‌کنند. این جرم سوم یکی از اعضای جفت دوتایی را به دام می‌اندازد و آنها را از هم جدا می‌کند و یکی از آن دو جرم را برای خود نگه می‌دارد.

ما می‌دانیم که تعداد زیادی اجرام دوتایی در منظومه شمسی وجود دارد. به عنوان مثال ما به یافتن سیارک‌های دوتایی و حتی سه‌گانه ادامه می‌دهیم. حتی شواهدی وجود دارد مبنی بر اینکه این برهمکنش گرانشی سه جرمی، یک جذب دوتایی با قمر نپتونی تریتون ایجاد کرده است. تریتون در جهت مخالف بقیه قمرهای نپتون و در زاویه‌ای متفاوت به دور نپتون می‌چرخد که نشان می‌دهد از کمربند کویپر خارج شده و به مدار نپتون رفته است.

ویلیامز و زوگر می‌گویند که ماه مداری به دور زمین دارد که آنطور که از منشاء ابر بقایا انتظار می‌رود با خط استوا هماهنگ نیست. بنابراین آنها یک مجموعه مدل‌سازی ریاضی برای تعیین اینکه آیا چیزی به اندازه ماه می‌تواند توسط چیزی به اندازه زمین ضبط شود یا خیر، انجام دادند.

بر اساس محاسبات آنها، زمین می‌توانسته چیزی حتی بزرگتر(یک جرم به اندازه عطارد یا حتی مریخ) را بگیرد، اگرچه مدار آنها ثابت نمی‌بود. اما چیزی به اندازه ماه می‌توانسته در مداری بیضی‌شکل قرار گیرد که با گذشت زمان دایره‌ای‌تر شده و در نهایت با همان سرعتی که ماه اکنون در حال عقب‌نشینی از زمین است، یعنی حدود ۳.۸ سانتی‌متر در سال، شروع به دور شدن کند.

بنابراین این فرضیه ممکن است، اما هنوز ویژگی‌های دیگری مانند شباهت‌های معدنی و ایزوتوپی وجود دارد که بیشتر از آنچه که سناریوی ضبط می‌گوید، با رابطه نزدیکتر بین دو جرم سازگار است.

این سناریو راهی برای اکتشاف و مطالعه به ما می‌دهد که می‌تواند به ما کمک کند نه تنها سیاره خودمان را بیشتر بشناسیم، بلکه به ما کمک کند تا دریابیم که چگونه چنین سیستم‌هایی در مدار سایر ستارگان و در جاهای دیگر شکل می‌گیرند.

از آنجایی که تصور می‌شود ماه نقش مهمی در تکامل حیات روی زمین داشته است، این پژوهش می‌تواند به ما کمک کند تا جهان‌های قابل سکونت را در جاهای دیگر کهکشان راه شیری پیدا کنیم.

ویلیامز می‌گوید: هیچ کس نمی‌داند ماه چگونه شکل گرفته است. ما در چهار دهه گذشته یک توضیح برای آن داشته‌ایم و اکنون دو توضیح داریم. این سناریوی جدید گنجینه‌ای از سوالات و فرصت‌های جدید را برای مطالعه بیشتر باز می‌کند.

این پژوهش در مجله The Planetary Science منتشر شده است.