بیش از نیم قرن پس از مأموریت آپولو ۱۷، خاک ماه همچنان شگفتی می‌آفریند. جدیدترین کشف حیرت‌انگیز، دانه‌های شیشه‌ای کوچکی هستند که با درخشندگی خود در نور آزمایشگاه، مانند کاغذ رنگی جشن‌ها می‌درخشند. این دانه‌های ریز با قطری کمتر از یک میلی‌متر، بین ۳.۳ تا ۳.۶ میلیارد سال پیش فوران کرده‌اند، اما همچنان اسرار مربوط به آتشفشان‌های ماه را در دل خود حفظ کرده‌اند.
تیم تحقیقاتی و نقش دانشگاه‌ها
تیم تحقیقاتی این مطالعه جدید متشکل از دانشمندانی چون توماس ویلیامز، استفن پارمن، آلبرتو سال و رایان اوگلیور از دانشگاه واشنگتن در سنت‌لوئیس و دانشگاه براون است.
منشأ دانه‌های شیشه‌ای: فوران‌های آتشین در خلأ
شبیه به فواره‌های آتشفشانی کیلاویا
در گذشته، گدازه‌های بازالتی به‌صورت فواره‌ای از سطح ماه به خلأ پرتاب شدند، در میان مسیر پرواز منجمد شدند و به صورت قطرات ریز شیشه‌ای به سطح بازگشتند. این فوران‌ها همانند فواره‌های آتشین امروزی در آتشفشان کیلاویا رفتار می‌کردند و مواد را تا ده‌ها مایل به هوا پرتاب می‌کردند.
بدون اتمسفر، با خاطراتی از اعماق
نبود اتمسفر باعث شد قطرات بلافاصله سرد شده، و سیگنال‌های شیمیایی ناشی از مواد مذاب اعماق ماه را در خود ثبت کنند. این فرآیند، دانه‌های شیشه‌ای را به کپسول‌های زمانی کامل برای دانشمندان سیاره‌ای تبدیل کرده است.
کشف اولیه در دهانه شرتی
فضانوردان آپولو ۱۷ در سال ۱۹۷۲، نخستین رسوبات نارنجی‌رنگ را در دهانه شرتی یافتند و مقدار زیادی از آن خاک درخشان را برای مطالعه با خود به زمین آوردند. این رنگ‌های روشن نشانه‌ای از ماگماهای سرشار از تیتانیوم بودند که با دانه‌های سبز تیره‌تر از سایر نقاط ماه تفاوت داشتند.
دانه‌های ماه: ذخایری از گاز و آب
ذخیره‌سازی رطوبت در اعماق شیشه
دلیل اهمیت این دانه‌ها برای دانشمندان، توانایی‌شان در به دام انداختن گازهای درونی است؛ گازهایی که هرگز به فضای بیرونی نشت نکردند. درون برخی از این دانه‌ها، مقادیر ۶۱۵ تا ۱۴۱۰ بخش در میلیون آب یافت شده است که با لایه‌های فوقانی گوشته زمین رقابت می‌کند. این کشف باعث بازنویسی کتاب‌های درسی شد که تا پیش از آن، ماه را کاملاً خشک می‌دانستند.
تمرکز مطالعه جدید بر سطح دانه‌ها
مطالعه جدید کمتر به آنچه درون دانه‌هاست می‌پردازد، بلکه بیشتر به آنچه روی سطح آن‌ها قرار دارد تمرکز دارد. در این سطح، مواد معدنی در مقیاس نانو، شیمی ابرهای ناشی از فوران را آشکار می‌کنند.
ابزارهای نوین برای کشف جزئیات
استفاده از NanoSIMS و پروب‌های اتمی
آزمایشگاه اوگلیور از دستگاه NanoSIMS استفاده کرد که با شلیک یون به نمونه‌ها و شمارش اتم‌ها، جزئیات فوق‌العاده دقیقی از آن‌ها استخراج می‌کند. همچنین از میکروسکوپ‌های مکمل و سیستم توموگرافی پروب اتمی برای تکمیل تحلیل‌ها بهره برده شد.
عبور از محدودیت‌های گذشته
در گزارش‌های اولیه آپولو، تنها به رنگ دانه‌ها اشاره شده بود. اما پوشش‌هایی نازک‌تر از یک گلبول قرمز را نمی‌توانستند تحلیل کنند. ابزارهای امروزی می‌توانند این لایه‌ها را به دقت برش دهند و نقشه‌ای کامل از عناصر موجود در آن‌ها ارائه دهند.
اوگلیور می‌گوید: «ما این نمونه‌ها را ۵۰ سال داشته‌ایم، اما حالا فناوری لازم برای درک کامل آن‌ها را داریم.»
پوشش‌های سطحی دانه‌ها: سرنخ‌هایی از فوران
حضور سولفید روی (اسفالریت)
درخشش دانه‌ها ناشی از تپه‌هایی از سولفید روی است که فقط چند میلیاردم اینچ ارتفاع دارند. این ترکیب معدنی با نام اسفالریت شناخته می‌شود که در زمین منبع اصلی استخراج روی است.
تغییرات تدریجی عناصر
هر تپه از سطح دانه با آهن غنی آغاز شده، و سپس به سمت روی خالص پیش می‌رود. این گرادیان شیمیایی نشان می‌دهد که ابرهای فوران هنگام حرکت دانه‌ها به سمت بیرون، به تدریج سرد و رقیق شده‌اند.
انواع مسیرهای حرکت دانه‌ها
دانه‌هایی که در مسیرهای مختلف حرکت می‌کنند، در مرحله سوم فرآیند تحول (یعنی چگالش یا تبلور مستقیم بخار)، شرایط متفاوتی را تجربه می‌کنند. برخی از دانه‌ها مسیر عمودی طی می‌کنند و برخی دیگر مسیرهای کم‌زاویه‌تر.
مواد ناپایدار دیگر در پوشش‌ها
فلزات ناپایدار: سدیم، گالیم، فلوئور
در پوشش‌های دانه‌های مناطق دیگر ماه، موادی مانند کلرید سدیم، گالیم یا فلوئور نیز یافت شده‌اند که فرضیه غنی بودن ابرهای فوران از فلزات ناپایدار را تقویت می‌کنند. این پوشش‌ها با وجود ضخامت چند صد اتمی، اطلاعات بسیار دقیقی درباره فشار، دما و ترکیب گازها در اختیار محققان قرار می‌دهند.
اهمیت دانه‌های ماه برای مأموریت‌های آینده
نقشه‌برداری از منابع ماه
شناخت رفتار مواد ناپایدار در فوران‌های گذشته، به پالایش مدل‌های توزیع منابع ماه کمک می‌کند. فضانوردان آینده می‌توانند مسیرهای سرشار از سولفور یا روی را با دنبال کردن این تپه‌های ریز شناسایی کنند.
ردیابی ایزوتوپ‌های گوگرد
پوشش‌های سطحی همچنین شامل تغییرات ایزوتوپی گوگرد هستند که جریان گاز را نشان می‌دهند. این داده‌ها می‌توانند با داده‌های لرزه‌ای و مداری برای شناسایی دهانه‌های آتشفشانی گذشته هم‌راستا شوند.
این دانه‌های شیشه‌ای آشکار می‌سازند که گذشته آتشفشانی ماه بسیار فعال‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد، بوده است.
فراتر از ماه: چرا این موضوع مهم است؟
الگویی برای دیگر اجرام بی‌اتمسفر
دانه‌های شیشه‌ای ماه فقط درباره خود ماه صحبت نمی‌کنند. آن‌ها پنجره‌ای به سوی درک فرآیندهای آتشفشانی در دیگر اجرام بی‌اتمسفر مانند عطارد یا برخی سیارک‌ها باز می‌کنند. اگر فعالیتی مشابه در آن‌ها رخ داده باشد، ممکن است موادی با امضاهای فورانی مشابه در سطح آن‌ها نیز یافت شود.
بنچمارکی برای نمونه‌های آتی
مطالعه این فرآیندها در نمونه‌های ماه، مبنایی علمی برای تحلیل نمونه‌های آینده از قمرهای مریخ یا سطح سیارک‌ها فراهم می‌کند. این دیدگاه گسترده به مقایسه تاریخچه زمین‌شناسی اجرام منظومه شمسی و درک بهتر از حفظ یا از دست رفتن مواد ناپایدار کمک می‌کند.
گام‌های بعدی دانشمندان
ویلیامز و همکارانش اکنون قصد دارند دانه‌های نارنجی، سبز و سیاه را در نمونه‌های هسته‌ای مقایسه کنند تا ببینند سبک فوران‌ها چگونه در چند دقیقه تغییر کرده است. همچنین به دنبال دانه‌هایی هستند که حاوی فلز روی باشند، نه اسفالریت، که نشانه‌ای از فشارهای بسیار پایین‌تر در فوران‌هاست.
ماه هنوز اسرار زیادی دارد، اما دانه‌های درخشانش هر بار که ابزار جدیدی آن‌ها را بررسی می‌کند، پرصداتر صحبت می‌کنند.
