ماه زنگ زده و مقصر زمین است!
توسط مهرانه راجعی ·
· ۰
پژوهشی تازه نشان می‌دهد که زنگ زدگی روی سطح ماه ارتباط مستقیم با زمین دارد و عامل اصلی آن اکسیژنی است که از سیاره ما به بیرون نشت می‌کند.
دانشمندان معتقدند اکسیژنی که از زمین به فضا راه می‌یابد، احتمالاً مسئول تبدیل آهن به هماتیت (Fe2O3) در قطب‌های ماه است. شبیه‌سازی‌های آزمایشگاهی نشان داده‌اند که این تنها توضیح منطقی برای فراوانی هماتیت و الگوی پراکندگی آن محسوب می‌شود و در عین حال، دریچه‌ای تازه به روی درک تبادل‌های پیچیده شیمیایی میان زمین و ماه می‌گشاید.
تیمی از پژوهشگران به رهبری «Xiandi Zeng» دانشمند سیاره‌ای دانشگاه علوم و فناوری ماکائو در چین اعلام کرد که مجموعه‌ای از آزمایش‌های تابش اکسیژن و هیدروژن را برای شبیه‌سازی فرآیندهای تابشی سطح ماه انجام داده‌اند. نتایج این آزمایش‌ها برای نخستین‌بار هم تشکیل و هم کاهش کانی‌های هماتیت را نشان داد.
چرا ماه بدون جو زنگ می‌زند؟
کشف هماتیت روی سطح ماه چند سال پیش به‌عنوان پدیده‌ای شگفت‌انگیز گزارش شد. هماتیت از اکسیدشدن آهن پدید می‌آید؛ فرآیندی که بیشتر با نام «زنگ‌زدگی» شناخته می‌شود. این ماده معدنی در زمین به وفور یافت می‌شود، اما ماه نه جو داشته و نه اکسیژن، بلکه تنها یک اگزوسفر بسیار نازک دارد.
افزون بر این، ماه همواره در معرض باد خورشیدی قرار دارد؛ جریانی از ذرات هیدروژن که به‌طور پیوسته به سطح آن برخورد می‌کند. هیدروژن یک عامل کاهنده است که الکترون‌های خود را به مواد دیگر می‌دهد. از سوی دیگر، اکسیدشدن به دلیل ازدست‌رفتن الکترون رخ می‌دهد. بنابراین، حتی اگر همه عناصر لازم برای اکسیداسیون روی ماه وجود داشتند، باد خورشیدی باید آن را خنثی می‌کرد.
یکی از توضیحات محتمل برای وجود هماتیت و زنگ زدگی ماه، دخالت زمین بود. فشار باد خورشیدی بر مگنتوسفر زمین، سبب می‌شود ساختار آن در جهتی مخالف خورشید دنباله‌دار شود. این دنباله مغناطیسی (Magnetotail) ذراتی را نیز در خود دارد که از جو زمین به بیرون نشت می‌کنند.
در زمان بدر، ماه وارد دنباله مغناطیسی زمین می‌شود و یون‌های اکسیژن زمینی به سطح آن برخورد می‌کنند. در همین زمان، ماه در سایه زمین قرار می‌گیرد و بیش از 99 درصد باد خورشیدی مسدود می‌شود. به‌صورت نظری، این شرایط بدین معناست که ماه تقریباً پنج روز در ماه اکسیژن دریافت می‌کند و در عین حال بمباران هیدروژنی کاهش می‌یابد؛ ترکیبی که می‌تواند به زنگ زدگی منجر شود.
برای آزمودن این فرضیه، پژوهشگران در آزمایشگاه یون‌های اکسیژن را به کانی‌های سرشار از آهن کوبیدند تا اثر «باد زمینی» در دنباله مغناطیسی را شبیه‌سازی کنند. آنها از کانی‌هایی مانند پیروکسن، الیوین، ایلمنیت، ترویلایت و یک شهاب‌سنگ آهنی به‌عنوان مواد مشابه استفاده کردند. همچنین، آزمایش‌هایی روی مگنتیت (Fe3O4) انجام شد که نشان داد این ماده می‌تواند گامی میانی میان آهن فلزی و هماتیت باشد.
نتایج نشان دادند یون‌های اکسیژن قادرند آهن فلزی، ایلمنیت و ترویلایت را اکسید کنند، اما این اثر در مورد آهن فلزی بسیار قوی‌تر بود. در مقابل، سیلیکات‌های آهن‌دار مانند پیروکسن و الیوین اصلاً به هماتیت تبدیل نشدند که این موضوع نشان‌دهنده انتخاب‌پذیری فرآیند است.
پژوهشگران در مقاله خود نوشتند که نتایج آزمایش‌ها شواهد محکمی ارائه می‌دهد مبنی بر اینکه هماتیت می‌تواند از طریق تابش یون‌های اکسیژن روی سطح ماه تشکیل شود. باد زمینی، که منبع اصلی یون‌های پرانرژی اکسیژن در ماه است، همان اکسیدان موردنیاز برای اکسیدشدن مواد معدنی مختلف از جمله آهن فلزی و اکسیدها و سولفیدهای آهن موجود در خاک ماه محسوب می‌شود. حتی اگر این مواد معدنی به صورت میکروذرات یا بلورهای کوچک در رگولیت ماه باشند، باز هم در معرض باد زمینی مستقیماً اکسید می‌شوند.
برای بررسی اینکه آیا بازگشت باد خورشیدی می‌تواند این فرآیند را به اندازه کافی سریع معکوس کند یا خیر، محققان پرتوهای یون هیدروژن را با شدت‌های مختلف به هماتیت تاباندند. یک پرتو پرانرژی مشابه باد زمینی قادر بود فرآیند اکسیداسیون را معکوس کند، اما پرتو کم‌انرژی شبیه باد خورشیدی چنین اثری نداشت. این یافته نشان می‌دهد که باد خورشیدی توانایی بازگرداندن زنگ زدگی ماه را که ناشی از اکسیژن زمینی است، ندارد.
همچنین مشخص شد که دلیل تمرکز هماتیت در نزدیکی قطب‌های ماه، کانالیزه‌شدن یون‌های اکسیژن توسط دنباله مغناطیسی زمین به سوی عرض‌های جغرافیایی بالا و همزمان دفع بخش زیادی از یون‌های هیدروژن است.
نقش آب در هماتیت ماه
این پژوهش همچنین به حل معمای دیگری درباره هماتیت ماه کمک کرد. دانشمندان پیش‌تر مشاهده کرده بودند که هماتیت اغلب در نزدیکی آب قرار دارد و این موضوع احتمالاً به‌عنوان دلیل شکل‌گیری آن مطرح می‌شد.
Xiandi Zeng و همکارانش در آزمایش‌های کاهش، به‌طور تصادفی آب را به‌عنوان محصول جانبی یافتند؛ زمانی که یون‌های هیدروژن پرانرژی به هماتیت برخورد کردند، اکسیژن از آهن جدا شد و با هیدروژن پیوند خورد و مولکول‌های آب را ایجاد کرد. این موضوع نشان می‌دهد آبی که در کنار هماتیت ماه وجود دارد، می‌تواند محصول جانبی کاهش هماتیت باشد.
پژوهشگران تأکید کردند که هماتیت روی ماه حتی ممکن است تاریخچه اکسیژن جو زمین را نیز ثبت کرده باشد؛ تاریخچه‌ای که به رویداد بزرگ اکسیداسیون حدود 2.4 میلیارد سال پیش (معادل حدود 3.8 میلیارد سال پیش به تقویم شمسی) بازمی‌گردد.
آنها همچنین افزودند که شکل‌گیری هماتیت (و احتمالاً مگنتیت) از طریق تابش باد زمینی نشان‌دهنده تبادل مواد میان زمین و ماه است؛ تبادلی که احتمالاً بیش از 4 میلیارد سال (حدود 6.3 میلیارد سال شمسی) ادامه داشته و ناشی از تعامل میان مگنتوسفرهای جفت‌شده دو جرم بوده است.
این یافته‌ها نشان می‌دهد که نیاز به تحقیقات بیشتر درباره تعامل خاک ماه با پلاسماهای میان‌ستاره‌ای وجود دارد. مهم‌تر از آن، فرود موفق مأموریت «Chandrayaan-3 » در مختصات 69 درجه جنوبی در تاریخ اگوست 2023 (مرداد 1402) و همچنین مأموریت آینده «Chang’E-7» چین در قطب جنوبی ماه، فرصت‌های ارزشمندی برای درک بهتر تاریخچه درهم‌تنیده زمین و ماه فراهم می‌کند.
تصاویر نویسندگان دیدگاه از Gravatar گرفته می‌شود.