رسماً: دانشمندان ترکیب داخل ماه ما را تأیید کردند

خب، حکم صادر شد؛ ماه در نهایت از پنیر سبز ساخته نشده است.

تحقیقی جامع که در ماه مه 2023 منتشر شد، نشان داد که هستهٔ داخلی ماه در حقیقت یک توپ صلب با چگالی شبیه به آهن دارد.

پژوهشگران امیدوارند این کشف بتواند مناظرهٔ طولانی دربارهٔ اینکه آیا قلب داخلی ماه جامد است یا مایع را حل کند و به درک دقیق‌تری از تاریخچهٔ ماه – و به‌تبع آن از سامانهٔ خورشیدی – منجر شود.

مرتبط: چین چیزی غیرمنتظره را از پشت ماه بازگرداند

«نتایج ما»، تیمی به رهبری ستاره‌شناس آرتور بریود از مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه نوشت، «تکامل میدان مغناطیسی ماه را به‌چالش می‌کشد، زیرا وجود هستهٔ داخلی را نشان می‌دهد و از سناریوی وارونگی سراسری مانته حمایت می‌کند؛ این موضوع بینش‌های مهمی دربارهٔ زمان‌بندی بومباردی‌های ماهی در اولین یک میلیارد سال سامانهٔ خورشیدی فراهم می‌آورد.»

ویدئوی زیر را برای خلاصهٔ یافته‌هایشان ببینید:

بررسی ترکیب داخلی اجسام در سامانهٔ خورشیدی به‌صورت مؤثر از طریق داده‌های لرزه‌ای انجام می‌شود. نحوهٔ عبور و بازتاب امواج صوتی تولید شده توسط زلزله‌ها درون مادهٔ یک سیاره یا ماه، به دانشمندان کمک می‌کند تا نقشهٔ دقیقی از ساختار داخلی آن جسم تهیه کنند.

ما به‌تصادف داده‌های لرزه‌ای ماه را که توسط مأموریت آپولو جمع‌آوری شده‌اند در اختیار داریم؛ اما وضوح آن برای تعیین دقیق وضعیت هستهٔ داخلی کافی نیست. می‌دانیم که یک هستهٔ خارجی سیال وجود دارد، اما این که دقیقاً چه وضعیتی دارد هنوز مورد مناقشه است. مدل‌های شامل هستهٔ داخلی جامد و هستهٔ کاملاً سیال، هر دو با داده‌های آپولو منطبق می‌شوند.

برای یافتن پاسخ نهایی، بریود و همکارانش داده‌هایی از مأموریت‌های فضایی و آزمایش‌های رنج‌سنجی لیزری ماه جمع‌آوری کردند تا نمایه‌ای از ویژگی‌های مختلف ماه بسازند. این ویژگی‌ها شامل میزان تغییر شکل ناشی از تعامل گرانشی با زمین، نوسان فاصلهٔ آن از زمین و چگالی آن می‌شود.

سپس، با استفاده از مدل‌سازی انواع هسته‌های مختلف، سعی کردند ببینند کدام یک بیشترین همخوانی را با داده‌های مشاهده‌ای دارد.

چندین یافتهٔ جالب به‌دست آمد. نخست، مدل‌هایی که بیشترین شباهت را به دانش ما دربارهٔ ماه دارند، وارونگی فعال در عمق مانتهٔ ماه را توصیف می‌کنند.

این به این معناست که مادهٔ متراکم‌تر داخل ماه به سمت مرکز می‌افتد و مادهٔ کم‌چگال‌تر به سمت سطح صعود می‌کند. این پدیده پیش‌تر به‌عنوان روشی برای توضیح حضور عناصر خاص در نواحی آتشفشانی ماه پیشنهاد شده بود. پژوهش تیم، یک نکتهٔ دیگر به‌سوی شواهد حامی اضافه می‌کند.

و آن‌ها دریافتند که هستهٔ ماه بسیار شبیه هستهٔ زمین است – با یک لایهٔ خارجی سیال و یک هستهٔ داخلی جامد. بر اساس مدل‌سازی آن‌ها، هستهٔ خارجی حدود ۳۶۲ کیلومتر (۲۲۵ مایل) شعاع دارد و هستهٔ داخلی حدود ۲۵۸ کیلومتر (۱۶۰ مایل) است. این مقدار تقریباً ۱۵ درصد کل شعاع ماه را تشکیل می‌دهد.

همچنین تیم دریافتند که هستهٔ داخلی چگالی حدود ۷٬۸۲۲ کیلوگرم بر متر مکعب دارد؛ این مقدار بسیار نزدیک به چگالی آهن است.

جالب است که در سال ۲۰۱۱، تیمی به رهبری دانشمند سیاره‌ای ناسا رنی وبِر، با استفاده از تکنیک‌های لرزه‌شناسی پیشرفته‌ای که آن زمان نوآورانه بودند، بر روی داده‌های آپولو به بررسی هستهٔ ماه پرداخت و نتایج مشابهی یافتند. آن‌ها شواهدی از وجود هستهٔ داخلی جامد با شعاع حدود ۲۴۰ کیلومتر و چگالی تقریباً ۸٬۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب دریافت کردند.

نتایج آن‌ها، به گفته بریود و تیمش، تأییدی بر این یافته‌های پیشین است و ادلهٔ قوی برای وجود هستهٔ ماهی شبیه به زمین فراهم می‌کند. همچنین این موضوع پیامدهای جالبی برای تکامل ماه دارد.

ما می‌دانیم که پس از شکل‌گیری‌اش، ماه دارای میدان مغناطیسی قوی‌ای بود که حدود ۳٫۲ میلیارد سال پیش شروع به کاهش کرد. چنین میدان مغناطیسی توسط حرکت و همرفت در هسته تولید می‌شود؛ بنابراین ترکیب هستهٔ ماه به‌طور عمیقی به دلایل از بین رفتن این میدان مرتبط است.

با توجه به امید بشریت برای بازگشت زودگذر به ماه، شاید مدت زمان انتظار برای تأیید لرزه‌ای این یافته‌ها طولانی نباشد.

این پژوهش در نشریهٔ Nature منتشر شده است.

نسخهٔ اولیهٔ این مقاله در ماه مه ۲۰۲۳ منتشر شد.