مطالعه گرانش نشان می‌دهد چرا دو روی ماه اینقدر متفاوت به نظر می‌رسند

واشنگتن، ۱۴ می (رویترز) - بررسی جامع گرانش ماه با استفاده از داده‌های به دست آمده توسط دو فضاپیمای رباتیک ناسا، سرنخ‌های جدیدی در مورد اینکه چرا دو روی ماه - سمتی که دائماً رو به زمین است و دیگری که همیشه پشت به آن قرار دارد - اینقدر متفاوت به نظر می‌رسند، ارائه می‌دهد.

داده‌های مأموریت GRAIL (آزمایشگاه بازیابی گرانش و داخلی) سازمان فضایی ایالات متحده نشان می‌دهد که فضای داخلی عمیق ماه ساختاری نامتقارن دارد که ظاهراً ناشی از آتشفشان‌های شدید در سمت نزدیک آن میلیاردها سال پیش است که به شکل‌گیری عوارض سطحی آن کمک کرده است.

محققان کشف کردند که نیمه نزدیک ماه به دلیل تأثیر گرانشی سیاره ما - فرآیندی که "تغییر شکل کشندی" (tidal deformation) نامیده می‌شود - در طول مدار بیضوی خود به دور زمین کمی بیشتر از نیمه دور خم می‌شود. آنها گفتند این نشان‌دهنده تفاوت در دو سمت داخلی ماه، به ویژه در لایه زمین‌شناختی به نام "گوشته" (mantle)، است.

رایان پارک، سرپرست گروه دینامیک منظومه شمسی در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در کالیفرنیا و نویسنده اصلی این مطالعه که روز چهارشنبه در مجله Nature منتشر شد، گفت: «مطالعه ما نشان می‌دهد که فضای داخلی ماه یکنواخت نیست: سمتی که رو به زمین است - نیمه نزدیک - در اعماق خود گرمتر و از نظر زمین‌شناختی فعال‌تر از نیمه دور است.»

نیمه نزدیک ماه پوشیده از دشت‌های وسیعی به نام "ماریا" (mare) است که از سنگ مذابی که میلیاردها سال پیش سرد و سفت شده، تشکیل شده‌اند. نیمه دور آن دارای زمین‌های بسیار ناهموارتر و دشت‌های کمتری است.

برخی دانشمندان فرضیه‌پردازی کرده‌اند که آتشفشان‌های شدید در نیمه نزدیک که باعث تجمع عناصر رادیواکتیو تولیدکننده گرما در آن سمت گوشته شده، باعث تفاوت‌های سطحی مشاهده شده امروز شده است. یافته‌های جدید قوی‌ترین شواهد را تا کنون برای حمایت از این ایده ارائه می‌دهند.

محققان تخمین زدند که گوشته نیمه نزدیک به طور متوسط حدود ۱۸۰ تا ۳۶۰ درجه فارنهایت (۱۰۰ تا ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد) گرمتر از نیمه دور است و این تفاوت حرارتی احتمالاً توسط واپاشی رادیواکتیو عناصر توریم و تیتانیوم در نیمه نزدیک حفظ می‌شود.

پارک گفت: «نیمه نزدیک و نیمه دور ماه بسیار متفاوت به نظر می‌رسند، همانطور که در تفاوت‌های توپوگرافی، ضخامت پوسته و مقدار عناصر تولیدکننده گرما در داخل آن نشان داده شده است.»

قطر ماه حدود ۲,۱۶۰ مایل (۳,۴۷۵ کیلومتر) است که کمی بیشتر از یک چهارم قطر زمین است. گوشته ماه لایه‌ای است که در زیر پوسته و بالای هسته قرار دارد و عمقی در حدود ۲۲ تا ۸۷۰ مایل (۳۵ تا ۱,۴۰۰ کیلومتر) زیر سطح را در بر می‌گیرد. گوشته تقریباً ۸۰ درصد از جرم و حجم ماه را تشکیل می‌دهد و بیشتر از کانی‌های الیوین (olivine) و پیروکسن (pyroxene) تشکیل شده است که مشابه گوشته زمین هستند.

الکس برن، دانشمند محاسباتی سیارات از کالتک و یکی از نویسندگان این مطالعه، وابسته به آزمایشگاه پیشرانش جت که بر روی طراحی حسگرهای گرانش برای مأموریت‌های به منظومه شمسی بیرونی کار می‌کند، گفت: «این واقعیت که عدم تقارن شناسایی شده در گوشته با الگوی زمین‌شناسی سطح - به عنوان مثال، تفاوت‌ها در فراوانی بازالت‌های ماریا (سنگ آتشفشانی) با قدمت تقریباً ۳ تا ۴ میلیارد سال بین نیمه نزدیک و نیمه دور - مطابقت دارد، نشان می‌دهد که فرآیندهایی که آتشفشان‌های باستانی ماه را هدایت می‌کردند، امروزه فعال هستند.»

محققان سال‌ها را صرف تجزیه و تحلیل داده‌های فضاپیماهای Ebb و Flow مأموریت GRAIL کردند که از دسامبر ۲۰۱۱ تا دسامبر ۲۰۱۲ در مدار ماه قرار داشتند.

پارک گفت: «مطالعه ما دقیق‌ترین و کامل‌ترین نقشه گرانشی ماه را تا به امروز ارائه می‌دهد.»

پارک افزود: «این نقشه گرانشی بهبود یافته پایه‌ای حیاتی برای توسعه سیستم‌های موقعیت‌یابی، ناوبری و زمان‌بندی ماه (PNT) است که برای موفقیت مأموریت‌های آینده اکتشاف ماه ضروری هستند. با بهبود درک ما از میدان گرانشی ماه، به ایجاد چارچوب مرجع و سیستم زمانی دقیق ماه کمک می‌کند و ناوباسی ایمن‌تر و قابل اعتمادتر را برای فضاپیماها و عملیات سطحی ممکن می‌سازد.»

محققان گفتند همان رویکردی که در اینجا با استفاده از داده‌های گرانش برای ارزیابی فضای داخلی ماه به کار گرفته شد، می‌تواند برای اجرام دیگر در منظومه شمسی مانند انسلادوس (Enceladus)، قمر زحل، و گانیمد (Ganymede)، قمر مشتری، دو دنیای مورد علاقه در جستجوی حیات احتمالی فراتر از زمین، نیز اعمال شود.

در همین حال، یافته‌های جدید به درک ما از همراه همیشگی زمین می‌افزاید.

پارک گفت: «ماه نقش حیاتی در تثبیت چرخش زمین و ایجاد جزر و مد اقیانوس‌ها دارد که بر سیستم‌های طبیعی و ریتم‌های روزانه تأثیر می‌گذارد. دانش ما از ماه از طریق مأموریت‌های انسانی و رباتیک گسترش یافته است که جزئیاتی را در مورد سطح و فضای داخلی آن آشکار کرده‌اند، با این حال بسیاری از سوالات در مورد ساختار عمیق و تاریخ آن باقی مانده است. ماه به عنوان نزدیک‌ترین همسایه ما، همچنان کانون مهمی برای کشف علمی است.»