ماه در نگاه اول جرمی خشک، بیجان و خالی از هرگونه فعالیت زیستی به نظر میرسد؛ اما پژوهشهای جدید نشان میدهد این همسایه خاموش، ممکن است بهنوعی یک آرشیو بلندمدت از جو زمین باشد. یافتههای تازه حاکی از آن است که ذرات بسیار ریز موجود در جو زمین، با کمک باد خورشیدی، در طول میلیاردها سال به خاک ماه منتقل شدهاند.
این ذرات میتوانند شامل آب، نیتروژن و سایر عناصر ضروری برای پشتیبانی از حیات باشند.
نکته شگفتانگیزتر آنجاست که این مطالعه نشان میدهد میدان مغناطیسی زمین که همواره بهعنوان یک سپر محافظ در برابر بادهای خورشیدی شناخته میشد، در عمل میتواند به هدایت بخشی از این ذرات به سمت فضا و در نهایت به سوی ماه کمک کند.
زمین و انتقال نامرئی عناصر حیات به ماه
این پژوهش که توسط گروهی از دانشمندان دانشگاه راچستر انجام شده، معمایی چند دههای را بازتعریف میکند؛ اینکه چرا نمونههای خاک ماه، حاوی مقادیر بیشتری از عناصر فرّار هستند، عناصری که صرفاً با باد خورشیدی خورشید قابل توضیح نیستند.
«با ترکیب دادههای بهدستآمده از ذرات حفظشده در خاک ماه و مدلسازیهای محاسباتی، میتوانیم تاریخچه جو زمین و میدان مغناطیسی آن را بازسازی کنیم.»
— اریک بلکمن، اخترفیزیکدان و نویسنده همکار مطالعه
ذرات زمینی در خاک ماه
از زمان مأموریتهای آپولو در دهه ۱۹۷۰، دانشمندان به نمونههای واقعی از خاک ماه دسترسی دارند. این ذرات ریز موسوم به «رگولیت»، ترکیبی از عناصر فرّار مانند:
- آب
- دیاکسید کربن
- هلیوم
- آرگون
- نیتروژن
را در خود جای دادهاند.
بخشی از این عناصر، بیتردید از طریق بمباران سطح ماه توسط باد خورشیدی تأمین شدهاند؛ اما مقادیر بالای برخی عناصر، بهویژه نیتروژن، با این توضیح همخوانی ندارد.
در سال ۲۰۰۵، پژوهشگرانی از دانشگاه توکیو فرضیهای جسورانه مطرح کردند: شاید بخشی از این عناصر مستقیماً از جو زمین آمده باشند، آن هم در دورانی بسیار قدیمی، پیش از شکلگیری میدان مغناطیسی سراسری زمین.
منطق این فرضیه ساده بود؛ اگر میدان مغناطیسی مانع خروج ذرات باردار شود، پس با شکلگیری آن، جو زمین نباید بتواند بهراحتی به فضا نشت کند.
اما مطالعه جدید این تصور را کاملاً وارونه میکند.
وقتی میدان مغناطیسی، نقش راهنما را بازی میکند
بر اساس نتایج جدید، حتی در حضور یک میدان مغناطیسی قوی، مسیرهایی برای فرار ذرات جوی وجود دارد. جالبتر آنکه خود میدان مغناطیسی میتواند به هدایت این ذرات کمک کند.
دانشمندان برای آزمون این ایده، شبیهسازیهای پیشرفتهای انجام دادند و دو سناریو را بررسی کردند:
- زمین اولیه: بدون میدان مغناطیسی جهانی، تحت باد خورشیدی شدیدتر
- زمین امروزی: با میدان مغناطیسی قوی، در شرایط ملایمتر خورشیدی
سؤال کلیدی این بود: در کدام حالت، ذراتی با نوع و مقدار مشابه نمونههای آپولو، به ماه منتقل میشوند؟
نتیجه برخلاف انتظار بود؛ سناریوی زمین امروزی عملکرد بهتری داشت.
در این وضعیت، یونهای باد خورشیدی به لبههای جو زمین برخورد میکنند و ذرات خنثی و باردار را آزاد میسازند. خطوط میدان مغناطیسی، بهجای ایجاد یک دیوار نفوذناپذیر، مانند ریلهایی نامرئی عمل میکنند که ذرات باردار را در مسیرهایی قوسیشکل، تا دهها هزار کیلومتر در فضا هدایت میکنند.
برخی از این خطوط، آنقدر امتداد مییابند که ذرات آزادشده را به مدار ماه میرسانند و در طول زمان، آنها را بهآرامی روی سطح ماه مینشانند.
این یک سیلاب ناگهانی نیست؛ بلکه نمنم آرامی است که طی میلیاردها سال ادامه داشته است.
ماه؛ آرشیوی از تاریخ جو زمین
اگر زمین واقعاً طی این مدت طولانی، ذرات جوی خود را روی ماه پاشیده باشد، پیامدهای علمی آن بسیار قابلتوجه است.
خاک ماه میتواند به یک آرشیو بلندمدت از جو زمین تبدیل شود؛ لایهبهلایه، ذرات به دام افتاده، دفترچهای ژئوشیمیایی از تغییرات هوای بالای اقیانوسها را حفظ کردهاند.
این آرشیو، بازتابدهنده تغییر قارهها، فورانهای آتشفشانی، تکامل حیات و در نهایت، عصر صنعتی انسان است.
از آنجا که ماه فاقد آبوهوا، زمینساخت صفحهای و حیات فعال است، سطح آن بهطرز شگفتانگیزی پایدار باقی مانده و اطلاعات را پاک نمیکند.
منابع بالقوه برای سکونت انسان در ماه
این یافتهها فقط ارزش علمی ندارند؛ بلکه از نظر عملی نیز اهمیت بالایی دارند. تجمع تدریجی عناصر فرّار زمینی، بهویژه آب و نیتروژن، پتانسیل منابع درجا در ماه را افزایش میدهد.
اگر فضانوردان آینده بتوانند این مواد را استخراج و تصفیه کنند، امکان تولید هوا، آب و حتی کود شیمیایی در محل فراهم میشود؛ موضوعی که میتواند هزینههای سرسامآور ارسال منابع از زمین را بهطور چشمگیری کاهش دهد.
پیامدهایی فراتر از زمین
این رویکرد، پنجرهای تازه برای مقایسه با سیارات دیگر نیز میگشاید. مریخ، برای مثال، زمانی دارای میدان مغناطیسی جهانی و جوی ضخیمتر بود؛ اما امروز هیچکدام را ندارد.
درک ارتباط میان هندسه میدان مغناطیسی، شدت باد خورشیدی و شیمی جو، میتواند به پاسخ پرسشهای بنیادین کمک کند:
- مریخ چه زمانی خشک شد؟
- جو آن با چه سرعتی از دست رفت؟
- در چه شرایطی سیارات میتوانند عناصر فرّار را بهاندازه کافی برای شکلگیری حیات حفظ کنند؟
«مطالعه ما میتواند در درک فرار اولیه جو در سیاراتی مانند مریخ نیز کاربرد داشته باشد.»
— شوبهونکار پارامانیک، نویسنده همکار پژوهش
زمین، ماه و ردپای حیات
در یک نگاه کلی، این نتایج نقش باد خورشیدی را انکار نمیکنند؛ بلکه فصل دوم داستان را بازنویسی میکنند. زمین، تماشاگر منفعل نبوده است.
در شرایط مناسب مغناطیسی و خورشیدی، سیاره ما میتواند ذرات جوی خود را از طریق بزرگراههای مغناطیسی به سوی ماه نشت دهد.
اثری آرام، تدریجی و باستانی که تنها در مقیاسهای زمینشناسی قابل مشاهده است.
گامهای بعدی نیز روشن و هیجانانگیز هستند؛ نمونهبرداری هدفمند از خاک ماه در عمقها و عرضهای جغرافیایی مختلف و انجام آنالیزهای ایزوتوپی برای تفکیک منشأ زمینی، خورشیدی و دنبالهداری این عناصر.
در آینده، ماه نهتنها بهعنوان یک منبع، بلکه بهعنوان یک سند تاریخی بررسی خواهد شد.
ماه میلیاردها سال نور خورشید را بازتاب داده است؛ اکنون مشخص شده که در تمام این مدت، بازتابدهنده ما نیز بوده است، ذرهذره، از هوایی که نفس میکشیم.
این مطالعه در مجله علمی Communications Earth & Environment منتشر شده است.
