کشف وجود اکسیژن باستانی در ماه

پژوهشگران می‌گویند نشانه‌های شیمیایی پنهان در سنگ‌های ماه، وجود اکسیژن در ماه باستانی را نشان می‌دهد.

زمین و ماه ممکن است امروزه بسیار متفاوت به نظر برسند، اما در شرایط مشابهی در فضا شکل گرفته‌اند.

در واقع، یک فرضیه غالب می‌گوید که زمینِ اولیه توسط یک جرم به اندازه مریخ مورد اصابت قرار گرفته است و این برخورد عظیم بوده که مواد را به بیرون پرتاب کرده و ماه را تشکیل داده است، اما برخلاف زمین، ماه فاقد تکتونیک(زمین‌ساخت) صفحه‌ای و جوی است که بتواند سطح آن را تغییر شکل دهد و عناصری مانند اکسیژن را در طول میلیاردها سال بازیافت کند.

در نتیجه، ماه سابقه‌ای از شرایط زمین‌شناسی را که به شکل‌گیری آن کمک کرده است، حفظ می‌کند و می‌تواند به دانشمندان بینشی در مورد جهانی که امروز در آن زندگی می‌کنیم، ارائه دهد.

سنگ‌هایی که در طول فعالیت‌های آتشفشانی اولیه روی ماه تشکیل شده‌اند، دریچه‌ای به رویدادهایی که تقریباً ۴ میلیارد سال پیش در آن رخ داده‌اند، ارائه می‌دهند.

دانشمندان با کشف شرایطی که سنگ‌های ماه تحت آن شکل گرفته‌اند، به درک ریشه‌های سیاره خودمان نزدیک‌تر می‌شوند.

ادویک ویرا(Advik Vira)، دانشجوی کارشناسی ارشد فیزیک در موسسه فناوری جورجیا و امیلی فرست(Emily First)، استادیار زمین‌شناسی در کالج مک‌آلیستر در مطالعه‌ای که به تازگی در مجله Nature Communications منتشر شده، ایلمنیت(ilmenite) را که یک ماده معدنی متشکل از آهن، تیتانیوم و اکسیژن است، در سنگی از ماه که از ماگمای باستانی ماه متبلور شده بود، بررسی کردند.

محققان می‌گویند ما از میکروسکوپ الکترونی پیشرفته برای بررسی نشانه شیمیایی تیتانیوم در این ایلمنیت استفاده کردیم و دریافتیم که حدود ۱۵ درصد از تیتانیوم بار الکتریکی کمتری از حد انتظار دارد.

پیامدهای یافت تیتانیوم سه ظرفیتی

در ایلمنیت، یک اتم تیتانیوم معمولاً هنگام پیوند با اکسیژن چهار الکترون از دست می‌دهد و در نتیجه بار مثبت ۴+ ایجاد می‌شود که به عنوان عدد اکسیداسیون اتم شناخته می‌شود.

از نمونه‌ای که محققان مطالعه کردند، از بررسی سنگی که در طول ماموریت «آپولو ۱۷» جمع‌آوری شده بود، دریافتند که مقداری از تیتانیوم موجود در ایلمنیت در واقع فقط ۳+ بار دارد که به آن تیتانیوم سه ظرفیتی می‌گویند.

محققان می‌گویند اندازه‌گیری ما از تیتانیوم سه ظرفیتی، آنچه را که زمین‌شناسان مدت‌ها به آن مشکوک بودند، تأیید می‌کند؛ اینکه مقداری تیتانیوم در ایلمنیت ماه در حالت بار کمتر وجود دارد.

تیتانیوم سه ظرفیتی تنها زمانی احیا می‌شود که مقدار اکسیژن موجود برای واکنش‌های شیمیایی کم باشد. بنابراین، فراوانی تیتانیوم سه ظرفیتی در ایلمنیت می‌تواند در مورد در دسترس بودن نسبی اکسیژن در ماه هنگام تشکیل آن در حدود ۳.۸ میلیارد سال پیش به ما اطلاعات بدهد.

پیوندی با شیمی اولیه ماه

محققان می‌گویند تیم ما تاکنون تنها یک سنگ ماه را از نزدیک مطالعه کرده است، اما از مطالعات منتشر شده، بیش از ۵۰۰ تجزیه و تحلیل از ایلمنیت ماه را شناسایی کرده‌ایم که می‌تواند حاوی تیتانیوم سه ظرفیتی باشد.

مطالعه این نمونه‌ها می‌تواند جزئیات جدیدی را در مورد چگونگی تغییر شیمی ماه در مکان‌ها و دوره‌های زمانی مختلف آشکار کند.

محققان می‌گویند در حالی که کار ما پیوندی را بر اساس مطالعات قبلی برجسته می‌کند، رابطه بین تیتانیوم سه ظرفیتی در ایلمنیت و در دسترس بودن اکسیژن هنوز با داده‌های تجربی هدفمند تعیین نشده است.

با انجام آزمایش‌هایی که این ارتباط را بررسی می‌کنند، ایلمنیت می‌تواند جزئیات بیشتری در مورد درون ماه آشکار کند. محققان همچنین انتظار دارند که این رابطه در مورد سایر سیارات و سیارک‌هایی که اکسیژن شیمیایی موجود زیادی نسبت به زمین ندارند، صدق کند.

گام بعدی چیست؟

این روش‌ها می‌توانند برای مطالعه بسیاری از سنگ‌های ماه که در طول ماموریت‌های آپولو بیش از ۵۰ سال پیش جمع‌آوری شده‌اند و همچنین نمونه‌های آینده از ماموریت‌های آتی آرتمیس یا سنگ‌های جمع‌آوری‌شده از سمت پنهان ماه که در سال ۲۰۲۴ توسط ماموریت «چانگ‌ای-۶» چین آورده شده‌اند، استفاده شوند.

این تیم تحقیقاتی اعلام کرده است که یکی از اعضای تیم ما قصد دارد از آزمایشگاه تجربی جدید خود برای بررسی چگونگی تأثیر اکسیژن موجود در ماگما بر فراوانی تیتانیوم سه ظرفیتی در ایلمنیت استفاده کند. با آزمایش‌هایی مانند این که یافته‌های ما را تکمیل می‌کنند، می‌توانیم به طور بالقوه از ایلمنیت برای بازسازی تاریخ ماگماهای باستانی ماه استفاده کنیم.

محققان در پایان گفتند: ما معتقدیم که مطالعات آینده سنگ‌های ماه با استفاده از روش‌های علمی پیشرفته برای آشکار کردن شرایط شیمیایی موجود در ماه باستانی ضروری است. آنها می‌توانند نه تنها سرنخ‌هایی از تاریخ خود زمین، بلکه از اولین فصل‌های گذشته زمین (سوابقی که از آن زمان از روی زمین پاک شده‌اند) ارائه دهند.

منبع: ایسنا