ماه زمین میلیارد ها سال قبل از محور خود منحرف شده بود!

تحقیق جدیدی نشان می دهد که حدود 3 میلیارد سال قبل، ماه زمین از محور اصلی خودش منحرف شد. یخ های قدیمی ماه نشان می دهند که در طول یک میلیارد سال محور ماه به اندازه 125 مایل یا 6 درجه از محور اصلی منحرف شده بود.

ماه عضو گروهی از سیارات منظومه شمسی است که سرگردانی قطبی واقعی دارند. این گروه تنها شامل چند جرم فضایی دیگر می شود.

تحقیق جدیدی که در ژورنال Nature به چاپ رسیده، خبر از کشف رویدادی نادر می دهد، این که ماه حدود 3 میلیارد سال پیش به آرامی از محور خود منحرف شد.  یخ های قدیمی ماه نشان می دهند که در طول یک میلیارد سال محور ماه به اندازه 125 مایل یا 6 درجه از محور اصلی منحرف شده بود. ماه عضو گروهی از سیارات منظومه شمسی است که سرگردانی قطبی واقعی دارند. این گروه تنها شامل چند جرم فضایی دیگر می شود.

Matt Siegler دانشمند علوم سیاره ای از Southern Methodist University دالاس و همکارانش وقتی در حال بررسی داده های ناسا برای مشخص کردن هیدروژن موجود در قطب های ماه بودند، به این کشف بزرگ پی بردند. به نظر می آید هیدروژن یافت شده-که توسط ماهواره هایی در مدار ماه تشخیص داده می شود- در دهانه های اطراف قطب های شمالی و جنوبی ماه به علت دوری از نور خورشید به شکل یخ موجود باشد. در معرض تابش مستقیم نور خورشید قرار گرفتن باعث می شود تا این یخ ها به صورت بخار وارد فضا شوند.، بنابراین این یخ ها- که شاید میلیاردها سال عمر داشته باشند- وضعیت ماه در زمان های بسیار دور را به خوبی نشان می دهند.

پیدا شدن غیرعادی یخ ها در محل هایی دورتر از قطب های فعلی ماه برای Siegler بسیار کلیدی بود و او را مجاب کرد تا گروهی از متخصصان را گرد هم آورده و نگاه دقیق تری به داده های ماموریت های Lunar Prospector و Lunar Reconnaissance ناسا بیاندازند. تحلیل های آماری و مدلسازی نشان داد که انحراف مکان یخ ها در هر دو قطب به یک اندازه است اما جهت آن ها کاملا مخالف با یکدیگر است.

Siegler می گوید این جهت های دقیقا متفاوت ، نشان می دهد که محور ماه (خطی فرضی که شمال و جنوب ماه را به هم متصل کرده و از مرکز ماه می گذرد و ماه به دور آن می چرخد) در طول بازه ای نزدیک به یک میلیارد سال حداقل 6 درجه دوران پیدا کرده است.

او که همچنین در موسسه علوم سیاره ای در آریزونا نیز فعالیت می کند اضافه کرد:” این کشف بسیار سورپرایزکننده بود. ما همیشه فکر می کنیم چیزهایی که در آسمان هستند همواره به همین ترتیبی که ما آن ها را مشاهده می کنیم بوده اند، اما در این مورد قسمتی از ماه که همیشه به سمت ماست تغییر کرد.”

” میلیارد ها سال قبل، گرم شدن درون ماه باعث شد تا همزمان با جابجا شدن فیزیکی قطب ها، قسمتی از ماه که آن را می بینیم به سمت بالا جابجا شود. این کار مشابه این است که محور زمین از قطب جنوب به استرالیا منتقل شود. همزمان با جابجا شدن قطب ها، قسمتی که امروز آن را می بینیم به سمت زمین قرار گرفت.”

این کشف در مقاله ای به نام Lunar true polar wander inferred from polar hydrogen در ژورنال علمی Nature گزارش شد. همکاران اصلی این مقاله در کنار Siegler، دکتر Richard S. Miller

استاد دانشگاه آلاباما و James T. Keane  دانشجوی تحصیلات تکمیلی در رشته دینامیک سیاره ای در دانشگاه آریزونا می باشند.

اجسام فضایی کمی هستند که به صورت دائمی محور خود را تغییر داده باشند.

اجسام فضایی با توجه به جرمشان در مدار خود قرار می گیرند: نقاط سنگین تر یک سیاره آن را متمایل به استوا می کنند و نقاط سبک تر آن را به سمت قطب ها متمایل می کنند. در موارد نادری، توزیع جرم یک سیاره عوض می شود و باعث می شود تا محور سیاره نیز جابجا شود. دانشمندان به این پدیده سرگردانی قطبی واقعی می گویند.

کشف پدیده سرگردانی قطبی واقعی باعث شد تا ماه وارد گروه بسیار خاصی از سیارات شود. تنها اجسام فضایی دیگری که به صورت دائمی دچار تغییر محور شده اند زمین، مریخ، قمر زحل به نام Enceladus و قمر مشتری به نام Europa هستند.

اما چیزی که ماه را از این سیارات متمایز می کند یخ های قطبی آن است که در واقع مسیر جابجایی قطب ها را به تصویر می کشد.

محور ماه احتمالا حدود 3 میلیارد سال  پیش شروع به جابجا شدن کرده است.

باور می رود که بر روی زمین، سرگردانی قطبی ناشی از حرکت صفحات قاره ای است. این پدیده در مریخ ناشی از فعالیت های شدید آتشفشانی است. علت تغییر در توزیع جرم ماه داخلی – و ناشی از جابجایی یک پلوم گوشته ای بسیار بزرگ- بوده است. حدود 3.5 میلیارد سال قبل، فعالیت های آتشفشانی قسمتی از گوشته ماه را ذوب کرد و باعث شد تا این قسمت ذوب شده به صورت حباب به سمت سطح ماه حرکت کند.

Siegler می گوید :” در پوسته ماه ناحیه ای وجود دارد که نام آن Procellarum می گویند.این محل در واقع دشتی بسیار بزرگ و بازالتی است و به هنگام شکل گیری ماه ، عناصر رادیواکتیو از این دشت سر در آوردند. این پوسته رادیواکتیو، مانند یک فر، گوشته زیرین خود را گرم می کرد.

بعضی از مواد ذوب شدند و قسمت های تیره ای که ما شب ها آن ها را می بینیم در واقع گدازه های قدیمی هستند که آنها را تشکیل دادند.

این حباب بسیار بزرگ از گوشته داغ، سبک تر از گوشته سرد در قسمت های دیگر ماه بود و این تغییر در توزیع جرم باعث شد تا Procellarum و در واقع کل ماه حرکت کند.”

Siegler با توجه به مسیر تغییرات در یخ ها می گوید ماه حدود 3میلیارد سال قبل شروع به جابجایی محور خود کرد و این جابجایی در طول یک میلیارد سال به ارامی انجام گرفت.

در انتهای این دوره زمانی، محور ماه حدود 125 مایل یا 200 کیلومتر ( به اندازه نصف فاصله دالاس تا هیوستن یا معادل فاصله بین واشنگتن تا فیلادلفیا) جابجا شده بود.

نوترون ها می توانند وجود آب یا یخ را نشان دهند.

سرگردانی قطبی این که چرا ماه مقدار زیادی از یخ های خود را از دست داده توجیه می کند.

Siegler پدیده سرگردانی قطبی واقعی را با نگه داشتن یک لیوان آب در دست مقایسه می کند. بسیاری از سیاره ها مانند دست بدون لرزشی هستند که لیوان اب را به طور ثابت نگه داشته است. محورشان جابجا نمی شود و آب نیز ثابت باقی می ماند. اما سیاره ای که توزیع جرم آن تغییر می کند مانند دستی است که می لرزد و باعث می شود تا محور آن جابجا شود و آب به بیرون بریزد. به طور مشابه، وقتی محور ماه تغییر کرد، بسیاری از یخ های آن در معرض نور خورشید قرار گرفتند و در نتیجه از دست رفتند.

نویسنده دیگر این مقاله،Richard Miller یخ باقی مانده بر روی ماه را با استفاده از داده های ماموریت  Lunar Prospector ناسا که از سال 1998 تا 1999 در مدار ماه قرار گرفته بود، نقشه برداری کرد. وجود یخ از اندازه گیری انرژی نوترون هایی که از سطح ماه ساطع می شوند استنتاج می شود. ابزاری روی ماهواره های ناسا شامل یک طیف سنج نوترونی نصب شده که نوترون های سطح ماه را که توسط بارانی از ذرات ستاره ای -که دانشمندان آن را پرتو های کیهانی می نامند- آزاد می شوند اندازه گیری می کند. نوترون های کم انرژی نشان دهنده وجود هیدروژن، مولکول اصلی آب و یخ هستند.

Siegler و همکارانش گفتند:” نقشه ها 4 ویژگی کلیدی دارند. اول این که بیشترین مقدار هیدروژن از محور فعلی چرخش ماه حدود 5.5 درجه انحراف دارد. دوم این که افزایش هیدروژن در هر دو قطب به یک اندازه بوده است. سوم این که این افزایش نامتقارن ارتباطی با انتظارات ما از محیط حرارت گیر یا کاملا سایه ندارد. و در اخرین و مهمترین نکته این که به نظر می اید توزیع فضایی هیدروژن قطبی تقریبا antipodal است.

یخ های ماه کپسول زمان هستند و ممکن است پاسخ گوی راز های بزرگی باشند

کشف Siegler راه را برای اکتشافات بیشتر در مورد سوالی بسیار مهم هموار می کند. راز این که چرا بر روی زمین و ماه آب وجود دارد. نظریات علمی که در مورد تشکیل منظومه شمسی مطرح شده اند ادعا می کنند آب نمی توانسته در فاصله ای نزدیک تر از فاصله مشتری به خورشید تشکیل شود.

Siegler می گوید:” ما نمی دانیم آب زمین از کجا آمده است. به نظر می آید این آب از قسمت های دورتر منظومه شمسی و مدت ها پس از تشکیل زمین و ماه آمده باشد. یخ های روی سیارات دیگر نظیر ماه و عطارد ممکن است سرنخی در مورد منشا آب به ما بدهند.”

“این نکته که یخ های ماه کاملا با سرگردانی قطبی حقیقی همخوانی دارند نشان می دهد که این یخ ها قدیمی تر از شروع این پدیده بوده اند و در واقع این یخ ها فوق العاده قدیمی هستند.”

“یخ ممکن است کپسول زمانی از همان منبعی که​ آب زمین را تامین کرد، باشد. این یخ ها رکوردهایی(اطلاعات ثبت شده ای) هستند که روی زمین موجود نیست. زمین بارها خودش را بازسازی کرده و هیچ چیزی به قدمت آن یخ ها بر روی زمین وجود ندارد. یخ های ماه ممکن است کلیدی برای پاسخ به این سوال اساسی باشند.”