دانشمندان چینی طی یک مطالعه جدید اعلام کردند که سطح ماه دچار زنگ زدگی شده و مقصر اصلی این رویداد زمین است.

به گزارش ایسنا، دانشمندان چینی در یک مطالعه جدید، مقصر اصلی زنگ زدگی ماه را زمین معرفی کردند. اکسیژنی که از زمین نشت می کند، احتمالاً مسئول تبدیل آهن به اکسید آهن (Fe2O3) در قطب های ماه است. شبیه سازی های آزمایشگاهی نشان می دهد که این تنها توضیح برای فراوانی اکسید آهن و الگوی توزیع آن است. یک گروه پژوهشی به سرپرستی شیاندی زنگ (Xiandi Zeng) دانشمند علوم سیاره ای دانشگاه علم و فناوری ماکائو (Macau) در چین گفت: ما مجموعه ای از آزمایش های تابش اکسیژن و هیدروژن را برای شبیه سازی فرآیندهای تابش سطح ماه انجام دادیم و برای اولین بار، آزمایش های ما تشکیل و کاهش کانی های اکسید آهن را باهم نشان دادند.

به نقل از ساینس آلرت، کشف شوکه کننده اکسید آهن روی ماه چند سال پیش انجام شد. این کانی از اکسیداسیون یا زنگ زدگی آهن تشکیل می شود و به طور گسترده روی زمین یافت می شود؛ اما ماه اتمسفر ندارد و تنها یک اگزوسفر (exosphere) نازک دارد که حاوی اکسیژن نیست. علاوه بر این، ماه دائماً با جریانی از هیدروژن ناشی از باد خورشیدی بمباران می شود. هیدروژن یک عامل کاهنده است که الکترون های خود را به موادی که با آنها تعامل دارد، اهدا می کند. فرآیند زنگ زدگی به دلیل از دست دادن الکترون ها رخ می دهد. بنابراین حتی اگر تمام عناصر مورد نیاز برای وقوع زنگ زدگی روی ماه وجود داشتند، باد خورشیدی باید آن را خنثی می کرد.

اگزوسفر یا برون سپهر ، بیرونی ترین لایه اتمسفر یا آخرین لایه پیش از فضای بیرونی است. گازهای سبک در این لایه مانند هیدروژن، امکان گریز از اتمسفر را پیدا می کنند. هوا در آنجا بسیار رقیق است و تفاوت چندانی با خلأ ندارد. تراکم ذرات در این لایه بسیار کم است و با افزایش ارتفاع، دما زیاد می شود. افزایش دما در این لایه ناشی از فعالیت های خورشیدی است. دما در این لایه به علت تابش های خورشیدی بسیار زیاد است؛ اما چون شمار ذرات در این لایه بسیار کم است، جابه جایی گرما بسیار کند صورت می گیرد. این لایه به طور عمده از هیدروژن و مقداری هلیوم و کربن دی اکسید و اکسیژن اتمی تشکیل شده است و در آن گرانش زمین نیروی چندانی ندارد.

تصویری از توزیع اکسید آهن در سمت نزدیک ماه

یکی از توضیحات احتمالی برای وجود اکسید آهن، زمین را نیز درگیر می کند. باد خورشیدی که به مگنتوسفر (magnetosphere) زمین فشار می آورد، باعث می شود که ساختار آن در جهت مخالف خورشید و پشت زمین امتداد یابد. همچنین، این دنباله مغناطیسی حاوی ذراتی است که از جو زمین نشت می کنند. یون های اکسیژن زمینی در طول ماه کامل، ماه را در حالی که از دنباله مغناطیسی زمین عبور می کند، بمباران می کنند. در همین حال، قرار گرفتن در سایه زمین به این معنی است که 99 درصد از باد خورشیدی از رسیدن به ماه باز می ماند.

مگنتوسفر یا مغناطیس سپهر ، منطقه مغناطیسی پیرامون یک جرم فضایی است. این لایه هنگامی شکل می گیرد که جریانی از ذره های باردار مانند بادهای خورشیدی، در برهم کنش با میدان مغناطیسی یک سیاره یا یک جرم مشابه منحرف می شود. زمین و دیگر سیاره های دارای میدان مغناطیسی توسط یک مگنتوسفر احاطه شده اند. به طور خلاصه، این لایه به انرژی هایی گفته می شود که از قطب شمال از هسته زمین بیرون می روند و از قطب جنوب به هسته زمین بازمی گردند.

این امر از لحاظ نظری بدان معناست که ماه تقریباً پنج روز در ماه با اکسیژن بمباران می شود و همزمان، کاهش بمباران هیدروژن را تجربه می کند. این فرآیند یک دستورالعمل بالقوه برای تشکیل اکسید آهن است. دانشمندان برای آزمایش این موضوع، یون های اکسیژن را به سمت کانی های غنی از آهن پرتاب کردند تا اثر باد زمین را در دنباله مغناطیسی زمین تقلید کنند. نتایج مطالعه آنها نشان داد که یون های اکسیژن به طور قابل توجهی قادر به ایجاد زنگ زدگی آهن هستند.

دانشمندان می گویند: نتایج تجربی ما شواهد قوی را مبنی بر این موضوع ارائه می دهند که اکسید آهن می تواند روی سطح ماه از طریق تابش یون اکسیژن تشکیل شود. باد زمین، منبع اصلی یون های اکسیژن پرانرژی روی ماه و عامل زنگ زدگی است. این روند عامل زنگ زدگی کانی های مختلف مانند آهن، اکسیدها و سولفیدها در خاک ماه است. این کانی ها ممکن است به عنوان ریزذرات در خاک ماه وجود داشته باشند. با وجود این، آنها هنگام قرار گرفتن در معرض باد زمین می توانند دچار اکسیداسیون یا زنگ زدگی مستقیم شوند.

پژوهشگران برای تعیین این که آیا از سرگیری باد خورشیدی می تواند این فرآیند را با سرعت کافی برای خنثی کردن آن معکوس کند یا خیر، پرتوهایی از یون های هیدروژن را با شدت های مختلف به اکسید آهن شلیک کردند. یک پرتو پرانرژی که باد زمین را تقلید می کرد، قادر به معکوس کردن فرآیند زنگ زدگی بود؛ اما یک پرتو کم انرژی که باد خورشیدی را تقلید می کرد، این کار را نکرد. این امر نشان می دهد که باد خورشیدی قادر به معکوس کردن زنگ زدگی آهن ماه نیست. همچنین، توضیح می دهد که چرا این کانی در نزدیکی قطب های ماه متمرکز است.

اکسید آهن به علت هدایت یون های اکسیژن به سمت عرض های جغرافیایی بالا توسط دنباله مغناطیسی زمین در قطب های ماه متمرکز است. این مطالعه ممکن است معمای دیگری را درباره کانی روی ماه حل کند. این ماده اغلب در نزدیکی آب یافت می شود. این گروه پژوهشی در آزمایش های کاهش خود، آب را به عنوان یک محصول جانبی یافتند. هنگامی که آنها هیدروژن پرانرژی را به هماتیت شلیک کردند، اکسیژن از آهن جدا شد و به هیدروژن پیوست. این نشان می دهد که آب نزدیک اکسید آهن ماه، یک محصول جانبی ناشی از کاهش این کانی است.

مطالب زیادی برای کاوش در ماه وجود دارد. اکسید آهن روی ماه حتی ممکن است تاریخچه اکسیژن در جو زمین را نشان دهد که به رویداد بزرگ زنگ زدگی حدود 2/4 میلیارد سال پیش باز می گردد. پژوهشگران در مقاله پژوهش خود نوشتند: تشکیل اکسید آهن از طریق تابش باد زمین، تبادل مواد را میان زمین و ماه نشان می دهد. این یافته ها بر نیاز به مطالعه بیشتر درباره تعاملات خاک ماه با پلاسمای میان ستاره ای تأکید می کنند. همچنین، فرود موفقیت آمیز ماموریت چاندرایان-3 (Chandrayaan-3) به تازگی همراه با ماموریت آینده چانگ ای-7 (Chang'E-7) چین با هدف بررسی قطب جنوب ماه، فرصت های امیدوارکننده ای را برای درک بیشتر ما از تاریخ ارائه می دهد.

این مطالعه در مجله Geophysical Research Letters منتشر شده است.