خاستگاه مانگ

حسن فتاحی: اگر شب‌ها به آسمان پرستاره چشم بدوزید، پرنورترین جرم آسمانی که خواهید دید، یگانه همدم زمین، ماه است. از آنجا که ماهِ زمین برای ما یکتاست و برای آنکه میان آن و دیگر ماه‌های سیاره‌های دیگر تمایز بگذاریم، در زبان‌دانشی فارسی نامی ویژه را برای آن برگزیده‌اند. نامی که از دل زبان فارسی بیرون آمده و شاعران هم از آن بهره برده‌اند. به ماهِ زمین «مانگ» می‌گویند. مانگ فقط به تنها قمر یا ماهِ زمین گفته می‌شود و برای ماه‌های سیاره برجیس یا کیوان به کار نمی‌رود. واژه «مانگ» از چند سو خوب است. نخست اینکه مشخص می‌کند منظور ما پرسونانه ماهِ زمین است. دیگر اینکه با واژه ماه در گاهشمار اشتباه نمی‌شود. همچنین با آن رویکردی که ماه را در ادبیات به زیبارویان خطاب می‌کند هم اشتباه نخواهد شد. بنابراین من هم به پیروی از اخترشناسان فارسی‌دوست، به‌جای واژه ماه یا ماهِ زمین، از واژه مانگ در این یادداشت بهره می‌گیرم. این یادداشت درباره خاستگاه مانگ است.

مانگ یگانه همدم سومین سیاره از سیاره‌های سامانه خورشیدی، یعنی زمین است. فاصله میان مانگ تا زمین در حدود 384 هزار کیلومتر است. این فاصله در واقع فاصله میانگین است و چون مدار مانگ به گرد زمین، بیضیِ بسیار نزدیک به دایره است، کمترین و بیشترین فاصله‌اش از زمین چیزی در حدود 20 هزار کیلومتر از مقدار میانگین کمتر و بیشتر می‌شود. جرم مانگ یک‌هشتادم جرم زمین است و چگالی میانگین آن سه‌هزار‌و 300 کیلوگرم بر واحد حجم که در اینجا توان سوم متر است. چگالی مانگ دو هزار واحد از زمین کمتر است و نشان می‌دهد عنصرهای فلزی‌اش مانند آهن به‌مراتب از زمین کمتر است. مانگ تقریبا جو و میدان مغناطیسی سرتاسری ندارد و همواره یک سمتش به ‌سوی زمین است. البته پدیده‌ای داریم با نام «رخ‌گرد» که توضیح می‌دهد چگونه و چرا باریکه‌ای از سوی تاریک مانگ هم امکان مشاهده دارد. ساختار درونی ماه از سه بخش کلی تشکیل شده است؛ هسته، گوشته و پوسته. اگر ریزتر بنگریم، هسته از دو بخش جامد درونی و مایع‌گون بیرونی ساخته شده. گوشته هم یک بخش نیمه‌خمیری و دو بخش جامد و نرم دارد. پوسته هم سنگی-خاکی است. روی سطح مانگ چند نوع عارضه دیده می‌شود. دریاهای مانگ که در واقع جلگه‌ هستند و نه دریا. اما پیشینیان گمان می‌کردند آنچه ما جلگه می‌نامیم، دریا هستند؛ بنابراین این نام پابرجا مانده و آنها را دریا می‌نامیم. برای نمونه دریای آرامش یا دریای سکون داریم. همچنین روی مانگ حفره بسیار داریم که برآمده از برخوردهای خشن است. حفره‌ها با تلسکوپ به راحتی دیده می‌شوند. در مانگ کوه هم داریم که بلندای برخی با اورست قیاس‌پذیر است. حال پرسشی که می‌خواهیم به زبان ساده به آن بپردازیم این است: خاستگاه مانگ چیست؟

در طول سال‌های دراز نظریه‌های گوناگونی داشته‌ایم که در پی پاسخ به خاستگاه مانگ بوده‌اند. با وجود تمام همسانی‌ها و ناهمسانی‌ها، شباهت‌ها و تفاوت‌ها میان مانگ و زمین، برخی نظریه‌های قدیمی که در آغاز اخترشناسی مدرن و اخترشناسی پساتلسکوپی ارائه شدند و دلگرم‌کننده به نظر می‌رسیدند، فروپاشیدند. تا اینکه به قرن بیستم رسیدیم و نظریه‌های مبتنی بر مشاهده و سنجش و نظریه. در یکی از این نظریه‌ها که به آن «نظریه خواهری» یا «نظریه هم‌پی‌ریزشی» می‌گویند، پیشنهاد می‌شود که مانگ درست همان روند دگرگشتی را طی چند میلیارد سال پشت سر گذاشته که سیاره زمین داشته است. به زبانی دیگر این نظریه می‌گوید که مانگ به شکل جسمی جداگانه در نزدیکی زمین شکل گرفته است. یعنی مانگ از همان ماده و خمیری ساخته شده که زمین ساخته شده است. گویی توده‌ای داشته‌ایم که هم‌زمان مشغول پی‌ریزی زمین و مانگ بوده است. زمین و مانگ یک سامانه دوتایی را می‌سازند که هر دو به گرد مرکز جرم مشترکشان می‌گردند، اما چون جرم زمین بسیار بیشتر است، مرکز جرم هزار‌و 700 کیلومتر زیر سطح زمین است و به همین دلیل آنچه می‌بینیم گردش مانگ به دور زمین است. اگرچه نخست پشتیبانان این نظریه به‌درستی آن تأکید داشند، اما با گذر زمان کاستی‌های آن عیان شد. مانگ و زمین چه از نظر چگالی و چه ترکیب عنصری باهم تفاوت دارند و بنابراین نمی‌توان چنین پنداشت که هر دو از یک ماده میان‌سیاره‌ای ساخته شده‌اند.

نظریه‌ دیگری که به «نظریه گیراندازی» شناخته می‌شود، چنین می‌گوید که مانگ پیش‌تر و جایی دور از زمین شکل گرفته و سپس در کمند گرانشی زمین اسیر شده و گیر افتاده است. این نظریه ناهمسازی چگالی و ترکیب زمین و مانگ را به این صورت که این دو جرم آسمانی، مستقل از هم و دور از هم شکل گرفته‌اند، تبیین می‌کند. این نظریه یا بهتر بگوییم این انگاره زمانی فروریخت که مدل‌سازی‌های رایانه‌ای به‌خوبی نشان دادند که گیرافتادن جرمی همچون مانگ در دام گرانشی جرمی به اندازه زمین بسیار نشدنی است. هرچند پیش از مدل‌سازی‌های رایانه‌ای هم محاسبه‌های اخترفیزیکی پیچیده نشدنی‌بودن این نظریه را گوشزد کرده بودند. دراین‌باره دو نکته را از یاد نبریم. مانگ، اگرچه بزرگ‌ترین ماهِ زاستاری یا طبیعی سامانه خورشیدی نیست، از بزرگ‌ترین‌هاست و در دسته 10 تای نخست قرار دارد. اندازه‌اش با سیاره تیر پهلوبه‌پهلو می‌زند. از سوی دیگر مانگ اندازه‌اش با اندازه زمین قیاس‌پذیر است. برای نمونه اندازه ماه‌های برجیس یا کیوان را با سیاره مادرشان مقایسه کنید. وانگهی، گیرافتادن جرمی به اندازه ماه در دام گرانشی سیاره‌ای همچون برجیس درک‌پذیر است. برجیس بزرگ است و ابهت گرانشی‌اش به چشم می‌آید. از این گذشته، هرچند چگالی و ترکیب شیمیایی مانگ و زمین متفاوت است، چندان هم دور از هم نیستند که گویی هیچ شباهتی باهم ندارند.

نظریه دیگر که پیشینه‌اش از دوتای دیگر اندکی بیشتر است، «نظریه دختری» نام دارد. به این نظریه گاهی شکافت هم می‌گویند و توجه خواننده را به این جلب می‌کنم که این شکافت با آنچه در فیزیک هسته‌ای می‌گوییم، به لحاظ معنایی یکی است اما سازوکارشان متفاوت است. جان کلام این نظریه چنین است که مانگ به عنوان جرمی آسمانی، از زمین کنده شده است. بر اساس این نظریه، ماده آغازین سازنده مانگ از جایی از زمین که امروزه حوضچه اقیانوس آرام را تشکیل می‌دهد، کنده شده است. دلیل کنده‌شدن این توده ماده از زمین هم سرعت بالا و گدازان‌بودن زمین بوده است. در واقع میان ترکیب مادی گوشته خارجی مانگ و موادی که در حوضچه اقیانوس آرام وجود دارد، شباهت دیده می‌شود. اما پرسش بی‌پاسخ این بود که چرا و چگونه ممکن است زمین با چنان سرعت بالایی بچرخد، آن‌چنان که تکه‌ای از آن کنده شود. شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان داد که ممکن نیست تکه‌ای از زمین به بزرگی ماه به دلیل چرخش زمین و گداخته‌بودن دوره‌های آغازینش کنده شود. خاستگاه مانگ در هاله‌ای از ابهام بود تا اینکه نظریه دیگری به میدان آمد.

امروزه بسیاری از اخترشناسان نظریه‌ای را که درواقع ترکیبی از دو نظریه دختری و گیراندازی است، برگزیده‌اند و تأیید کرده‌اند. بر اساس این نظریه که به آن «نظریه برخورد» می‌گویند، جرمی آسمانی با اندازه‌ای در حد سیاره بهرام یا مریخ، به زمین جوان و داغ و گداخته برخورد کرده است. برخوردهایی از این دست در سامانه خورشیدی جوان، یعنی چهار و نیم میلیارد سال پیش، بسیار رواج داشته است. برخوردی که صورت گرفته نوعی برخورد زاویه‌دار بوده تا برخورد سربه‌سر یا شاخ‌به‌شاخ. ماده‌ای که در این برخورد از زمین جدا شده، ماده سازنده مانگ پنداشته می‌شود. شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای از چنین دُژآمدی (‌دُژآمد یعنی رویداد فاجعه‌بار) نشان می‌دهند که بیشتر ذرات و پاره‌های جداشده از زمین، این بخت را داشته‌اند که با یکدیگر درآمیخته، در مداری پایدار قرار گیرند. این شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که اگر هسته آهنی زمین پیش از این برخورد شکل گرفته باشد، ترکیب مادی مانگ نیز به ناچار باید از ترکیب گوشته زمین پیروی کند. بازهم شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که حتی اگر آن جرمِ بهرام-اندازه، هسته آهنی هم داشته باشد، آن هسته به زمین پیوسته و بخشی از ساختارهای درونی زمین شده است. بنابراین، بر اساس نظریه برخورد، هم شباهت کلی مواد مانگ به مواد گوشته زمین و نیز نبود یک هسته مرکزی چگال، همچون هسته زمین، در مانگ، درستی این نظریه را نشان می‌دهد. اخترشناسان در دو تا سه دهه گذشته، دریافته‌اند که برخوردهایی از این دست در شکل‌گیری تمام سیاره‌های خاکی-سنگی سامانه خورشیدی (تیر، ناهید، زمین و بهرام) نقش داشته‌اند؛ اما به دلیل زیربنای کاتوره‌ای چنین دُژآمدهایی و نیز جایگاه یکتای مانگ در بخش داخلی سامانه خورشیدی که بزرگ‌ترین ماه زاستاری این بخش است، نمی‌توان چگونگی شکل‌گیری مانگ را به دیگر ماه‌های سامانه خورشیدی، به‌ویژه سیاره‌های پُر از ماه برجیس و کیوان گسترش داد. داستان خاستگاه مانگ مثال روشنی از هم‌اندیشی و رودررویی نظریه‌ها، مشاهده‌ها، آزمایش‌ها و شبیه‌سازی‌ها در اخترشناسی است. اخترشناسی نوین با تکیه بر تمام این توانمندی‌هایش به پیش می‌رود و از خاستگاه مانگ تا خاستگاه گیتی را می‌کاود.