رسمی شد: دانشمندان ترکیب داخلی ماه ما را تأیید کردند

خب، حکم نهایی صادر شد؛ ماه دیگر از پنیر سبز نیست.

یک تحقیق جامع که در مه ۲۰۲۳ منتشر شد، نشان داد که هستهٔ داخلی ماه در واقع یک کرهٔ جامد با چگالی مشابه آهن است.

محققان امید دارند این کشف مناقشهٔ طولانی‌مدت دربارهٔ اینکه آیا قلب داخلی ماه جامد است یا مذاب، را پایان دهد و به درک دقیق‌تری از تاریخچهٔ ماه—و به‌تبع آن سامانهٔ خورشیدی—منجر شود.

مرتبط: چین چیزی غیرمنتظره از سمت تاریک ماه بازگرداند

“نتایج ما”، تیمی به رهبری ستاره‌شناس آرتور بریاود از مرکز ملی پژوهش‌های علمی فرانسه نوشت، “تحولات میدان مغناطیسی ماه را به‌چالش می‌کشد؛ زیرا با نشان دادن وجود هستهٔ داخلی، از سناریوی معکوس شدن کلی پوشش (mantle overturn) حمایت می‌کند که بینش‌های قابل‌توجهی دربارهٔ جدول زمان‌بندی بمباران ماه در یک میلیارد سال اول سامانهٔ خورشیدی فراهم می‌آورد.”

ویدئوی زیر را برای خلاصه‌ای از یافته‌هایشان ببینید:

پیشبرد ترکیب داخلی اجسام در سامانهٔ خورشیدی به‌کارگیری مؤثر داده‌های لرزه‌ای است. نحوه عبور امواج صوتی تولید شده توسط زلزله‌ها از طریق مواد داخل یک سیاره یا ماه و بازتاب آن‌ها می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا نقشهٔ دقیقی از ساختار داخلی جسم ایجاد کنند.

ما به‌خاطر خوش‌شانس بودن، داده‌های لرزه‌ای ماه را که توسط مأموریت آپولو جمع‌آوری شد در اختیار داریم، اما وضوح آن برای تعیین دقیق وضعیت هستهٔ داخلی کافی نیست. می‌دانیم که هستهٔ بیرونی مایع وجود دارد، اما محتوی آن هنوز زیر سؤال است. مدل‌های یک هستهٔ داخلی جامد و یک هستهٔ کاملاً مایع به‌طور مساوی با داده‌های آپولو سازگارند.

برای یافتن پاسخ قطعی، بریاود و همکارانش داده‌های مأموریت‌های فضایی و آزمایش‌های رنج‌سنجی لیزری ماه را جمع‌آوری کردند تا نمایه‌ای از ویژگی‌های مختلف ماه تهیه کنند؛ این‌ها شامل درجهٔ تغییر شکل آن به‌دلیل تعامل گرانشی‌اش با زمین، تغییرات فاصله‌اش از زمین و چگالی‌اش می‌شود.

سپس آن‌ها مدل‌سازی با انواع مختلف هسته را انجام دادند تا بهترین تطابق با داده‌های مشاهده‌شده را بیابند.

آن‌ها چندین یافته جالب کشف کردند. نخست، مدل‌هایی که بیش‌ترین شباهت را به دانش فعلی دربارهٔ ماه دارند، توصیف‌کنندهٔ یک معکوس‌سازی فعال عمیق در مانتل ماه هستند.

به این معناست که مواد با چگالی بالاتر داخل ماه به سمت مرکز سقوط می‌کنند و مواد با چگالی کمتر به سمت سطح صعود می‌کنند. این پدیده مدت‌هاست که به‌عنوان توضیحی برای حضور برخی عناصر در مناطق آتشفشانی ماه پیشنهاد شده است. پژوهش این تیم نقطهٔ جدیدی به‌سوی «نفع» شواهد اضافه می‌کند.

و آن‌ها دریافتند هستهٔ ماه شبیه به هستهٔ زمین است — با یک لایهٔ بیرونی مایع و یک هستهٔ داخلی جامد. بر اساس مدل‌سازی‌شان، هستهٔ بیرونی شعاع تقریباً ۳۶۲ کیلومتر (۲۲۵ مایل) و هستهٔ داخلی شعاط تقریباً ۲۵۸ کیلومتر (۱۶۰ مایل) دارد؛ این مقدار حدود ۱۵ درصد از کل شعاع ماه را تشکیل می‌دهد.

هستهٔ داخلی نیز چگالی تقریباً ۷٬۸۲۲ کیلوگرم بر متر مکعب دارد که بسیار نزدیک به چگالی آهن است.

جالب است که در سال ۲۰۱۱، تیمی به رهبری دانشمند سیاره‌شناسی ناسا رنی وبِر با استفاده از تکنیک‌های سئسمیک پیشرفته زمان خود بر داده‌های آپولو، به نتایج مشابهی دست یافتند. آن‌ها شواهدی از هستهٔ داخلی جامد با شعاع حدود ۲۴۰ کیلومتر و چگالی تقریباً ۸٬۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب یافتند.

نتایج آن‌ها، همان‌طور که بریاود و تیمش می‌گویند، تأییدی بر یافته‌های قبلی است و دلایل قوی برای وجود هسته‌ای شبیه به زمین در ماه ارائه می‌دهد؛ این موضوع پیامدهای جالبی برای تکامل ماه دارد.

ما می‌دانیم که نه‌چندان پس از شکل‌گیری‌اش، ماه دارای میدان مغناطیسی قدرتمندی بود که حدود ۳٫۲ میلیارد سال پیش شروع به کاهش کرد. این میدان توسط حرکت و واگرایی در هسته تولید می‌شود؛ بنابراین ترکیب هستهٔ ماه ارتباط عمیقی با چگونگی و علل ناپدید شدن این میدان دارد.

با توجه به امید بشریت برای بازگشت به ماه در زمان نسبتاً کوتاه، شاید زمان زیادی برای تأیید لرزه‌ای این یافته‌ها نماند.

پژوهش در نشریهٔ Nature منتشر شده است.

نسخهٔ قبلی این مقاله در ماه مه ۲۰۲۳ منتشر شده بود.