آن ۲۴ ساعت پرحادثه

روزی که ماه ساخته شد

حدود ۳۰ سال است که دانشمندان به یک تئوری می اندیشند که می گوید کره‌ماه زمانی ساخته شد که قدری کمتر از ۱۰۰ میلیون سال بعد از تولد خورشید، یعنی ۴ میلیارد و ۶۰۰ میلیون سال قبل، جرمی آسمانی به اندازه مریخ با زمین برخورد کرد و تکه ای از آن‌را کنده و به هوا پرتاب کرد. بعدها در اثر فشرده شدن گرد و غبار و نخاله های حاصل از آن برخورد در فضا، ماه تشکیل شد. این ایده کلی را مرحله به مرحله بررسی و تغییر داده اند تا اینکه به یک نظریه مطلوب مبدل شده است. اما تلاشها برای شبیه سازی کامپیوتری این پدیده تئوری مذکور را دچار عوارض جانبی غیرقابل توضیحی کرده است.

یکی از دو مدل سازی اصلی کامپیوتری که قبلا صورت گرفته بود، نشان داد که زمین زمانی که هنوز نصف اندازه کنونی و طی مدت کوتاهی که در حال حجم و جرم گرفتن بود، نرم شد. تصور بر آن است که تمام بخش داخلی زمین که از جنس سنگ است، به همین شیوه ایجاد شده، که شیوه ای از زیاد کردن جرم و حجم که به آن اصطلاحا رشد فراری گفته می شود.

اما اگر فرض کنیم که ماه در مرحله افزایش حجم و جرم از زمین کنده شده می‌توان گفت در زمانی که زمین با بلعیدن مقادیر بسیار زیاد از سنگهای آسمانی عظیم داشت وزن زیاد می کرد، ماه هم وجود داشته است. که در آن صورت باید گفت برخی از آن سنگهای آسمانی که به لحاظ وجود آهن در آنها غنی بوده اند، نیز به ماه هم برخورد کرده اند.

در شبیه سازی دیگر، مشخص شد سنگی که بر اساس تئوری با زمین برخورد کرده می بایست سه برابر مریخ بوده باشد و در اثر برخورد آن با زمین می بایست سیستم زمین- ماه امروزه دارای چنان سرعت گردش زیادی می بودند که اکنون از آن خبری نیست.

حالا محققان برای بازسازی کاملترین صحنه کهکشانی‌ای که ماه فرضا در آن به‌وجود آمده از آخرین فناوری کامپیوتری استفاده می کنند. نتیجه این کارکه تصاویر سه بعدی از آن تصادف و انفجار و هرج و مرج بعد از آن‌را نشان می دهد رضایت بخش است.

شبیه سازی مذکور نشان داد که تصادف میان آن جرم آسمانی و زمین باعث ایجاد حرکت وضعی زمین شد، خط استوا را روی زمین پدید آورد و آن‌قدر مواد به مدار زمین و در فاصله مناسب از این کره فرستاد که چندین نسل بعد قمری تشکیل گردید و به دور زمین شروع به گردش کرد.

● ۲۴ ساعت پرحادثه

رابین کناپ از کارشناسان موسسه تحقیقاتی جنوب غرب آمریکا بیش از هشت سال بر روی پروژه شبیه سازی کامپیوتری شبیه سازی ماه کار کرد. او در مطالعات قبلی خود با ویلیام وارد و الستر کمرون همکاری داشت. این دو از نمایندگان همان گروه تحقیقاتی بودند که در اواسط دهه ۷۰ میلادی برای اولین بار تئوری تشکیل ماه به این شکل را مطرح کردند.

همان‌طورکه کانوپ می داند، تمام ایده ها در باره اینکه ماه چگونه تشکیل شد، باید با یک واقعیت مهم همخوانی داشت باشد و آن اینکه ماه حاوی آهن بسیار ناچیزی است. اما از سوی دیگر زمین پر از آهن است و بخش اعظم توده آهن در هسته زمین متراکم است.

بنابر این نظریه ماه باید از اتصال قطعات جدا شده از سطح پوسته زمین و لایه سطحی آن جرم آسمانی که در اثر انفجار در مدار قرار گرفته اند تشکیل شده باشد. نتیجه آخرین تلاش کانوپ که با کمک اریک اسفوگ از دانشگاه کالیفرنیا واقع در سانتاکروز صورت گرفت، مانند صحنه ای از یک فیلم سینمایی پرحادثه و فاجعه، است. در این تصاویر شبیه سازی شده ماه در ۲۴ ساعت اول تشکیل نشان داده شده است.

در این شبیه سازی کامپیوتری بیش از ۲۰ هزار قطعه و یا ذره در اندازه های مختلف خلق شد و به هر کدام به نسبت معین قوه جاذبه داده شد تا در این تحول ناگهانی و عمده ایفای نقش کنند.

کانوپ در یک مصاحبه تلفنی، روز تشکیل ماه را اینگونه توصیف کرد: یک سنگ آسمانی بی نور و بی جان که کمتر از نصف زمین جرم دارد در حال گردش به دور خورشید است. اما مدارش متزلزل است و بالاخره در مسیری می افتد که مدار گردش برخی از سیارات به دور خورشید را قطع می کند.

و زمانی فرا می رسد که این سیاره مانند، در یک نقطه با زمین ملاقات می کند. این تصادف تصادفی شاخ به شاخ نیست.

بلکه تصادفی گذرا است اما در اثر آن زمین دچار حرکتی می شود که منجمان به آن حرکت زاویه دار می گویند. این تصادف باعث می شود زمین حول محور خود به گردش درآید و ماهی پدید می آورد که تا میلیادرها سال دیگر بطور مداوم به دور سیاره میزبان خود بچرخد.

موج و شدت انفجار ناشی از این تصادف به حدی است که مواد را از سطح پوسته زمین و همان سنگ آسمانی کنده و به هوا پرتاب می کند. در اثر آن تصادف هسته آهنی آن جرم آسمانی ذوب شده و به هسته مذاب و آهنی زمین افزوده می‌شود. با تمام این اوصاف تنها دو درصد از مجموع جرم زمین و آن سنگ فضاییکه بیشتر سنگها و صخره های دچار فقر آهن است، در مدار گردش به دور زمین قرار می گیرند و تقریبا نیمی از این مقدار بالاخره به ماه تبدیل می شود.

مقداری از نخاله ای که در اثر انفجار به هوا خاسته در اثر حرارت شدید بخار شده و در خلاء فضای اطراف زمین پخش می شود.” کانوپ توضیح می دهد که : ” بعدها آن بخارات و گازها ابرهایی را تشکیل دادند که کل کره زمین را پوشاند.”

در عین حال بازوی بلندی متشکل از مواد جامد، در حال گردش به زمین است. مقداری از آن به شکل توده هایی در می آید که دوباره با سطح زمین برخورد می کنند اما بقیه آن در مدار قرار می گیرد. مدار گردش این توده بسیار به مدار حرکت آن سنگ آسمانی اول شبیه است. بعد این توده درست در جایی که اکنون آن را خط استوا می نامیم مانند ساتور وارد زمین می شود و آن را می برد. او می گوید:”آن جرم آسمانی به این ترتیب آمد و با زمین برخورد کرد و گردش وضعی و خط استوای آن‌را ایجاد کرد.”

در این مدل فرض بر آن قرار گرفته که زمین قبل از تصادف مذکور گردش وضعی نداشته است. هرچند ممکن است اینطور هم نبوده باشد. کانوپ گفت:”اگر زمین قبل از تصادف گردش داشت، می شد مدل کامپیوتری را بر اساس آن اصلاح کرد و آن‌ر اجرا نمود. “

وی افزود:”ما برای اولین بار با شبیه سازی کامپیوتری نشان دادیم که یک تصادف تنها می تواند عامل ایجاد کره ماهی شده باشد که فقر آهن داشته و در اندازه مناسبی است. ما همچنین نشان دادیم که بعد از آن تصادف جرمی که زمین، اکنون دارد حاصل شد و همین‌طور اینکه حرکت زاویه دار سیستم زمین - ماه به‌صورت کنونی آن بوجود آمد.”

کانوپ می گوید:”با اینکه این شبیه سازی تنها یک روز از آن رویداد را نشان می دهد اما همچنین معلوم می شود که مواد در مناطق بیرونی این سیستم نیز شروع به خنک شدن کردند. بعدها به تدریج توده های کوچکی پدید آمد که با هم برخورد کرده و بزرگ شدند. بر اساس مدلهای کامپیوتری دیگر بین یک تا ۱۰۰ سال طول کشیده است تا بعد از آن تصادف ماه تشکیل شود.”

این مدل از شبیه سازی های قبلی بهتر بوده که در آنها جاذبه بحثی کلی در نظر گرفته شده و یا در آنها حداکثر از ۳۰۰۰ قطعه و ذره فرضی استفاده شده است. با این حال این تحقیق تنها یک گام در جهت درک اتفاقی است که واقعا صورت گرفته است.

نویسنده: رابرت روی بریت

مترجم: جمشید سلمانیان