نیم قرن از وقتی که انسان برای اولین‌بار پا روی ماه گذاشت، می‌گذرد، اما سنگ‌هایی که جمع‌آوری شده‌اند هم چنان اطلاعات مهمی را درمورد همسایه نورانی زمین آشکار می‌کنند. برخی از این مواد دهه‌ها نگه داری شده‌اند تا بتوانیم آن‌ها را با ابزارهای گسترش یافتهتر مطالعه کنیم. اکنون موادی که از سال ۱۹۷۲ نگه داری شده‌اند، نشان داده‌اند که سن ماه میلیون‌ها سال زیاد تر از چیزی است که پیش‌تر فکر می‌کردیم.

دانشمندان با مطالعه سرنخ‌های اتمی دچار‌شده درون کریستال‌های زیرکُن، یکی از قدیمی‌ترین کانی‌های باقی‌مانده از زمان راه اندازی ماه، دریافته‌اند که ماه حداقل ۴٫۴۶ میلیارد سال عمر دارد. این عدد، منتشرشده در ژورنال Geochemical Perspectives Letters، سن ماه را ۴۰ میلیون سال از تخمین‌های قبل بالاتر می‌برد. این سن به زمان تولد منظومه شمسی در ۴٫۵۷ میلیارد سال قبل نزدیک‌تر است.

تعیین سن دقیق ماه می‌تواند به دانشمندان پشتیبانی کند توالی رویدادهای روزهای آغازین منظومه شمسی را دریابند. «جنیکا گریر» (Jennika Greer)، اخترشیمی‌دان دانشگاه گلاسکو و نویسنده مهم مقاله می‌گوید «زمان‌بندی همه‌چیز است. منظومه شمسی ما زمان‌ها اینجا بوده، اما تعداد بسیاری از فرایندهای واقعاً پویای آن در چند میلیون سال اول رخ داده‌اند.»

هنگامی منظومه شمسی جوان می بود، زمین نوزاد ماه نداشت، بلکه سیاره‌ای تنها می بود که دور خورشید آغازین می‌گشت. اما روزهای آغازین زمین هرچیزی می بود جز آرام. دانشمندان باور دارند که در اغاز تاریخ سیاره ما، یک جرم به اندازه مریخ به پیش‌زمین برخورد نمود و هر دو دنیا را تکه‌پاره کرد.

گرمای این برخورد همه‌چیز (زمین جوان و سیاره نابودگرش) را مایع کرد و دو جرم در یک بدنه به یکدیگر جوش خوردند. گلوله‌ای از سنگ مایع به خارج از این جرم جریان یافت، در یک مدار پایدار به دام افتاد و سرانجام سرد شد تا ماه را شکل دهد.

مواد داخل ماه در دو لایه پوسته و گوشته از هم جدا شدند. کانی‌های جدیدی از سنگ‌های مذاب شکل گرفتند و زیرکن یکی از آخرین کانی‌های این مرحله می بود؛ مرحله‌ای که در آن ماه به شکلی که امروز می‌شناسیم، متولد شد.

شمارش اتم‌ها

زیرکن‌ها به‌علت سرسخت‌بودنشان، کانی‌هایی محبوب در بین دانشمندان می باشند. این کریستال‌ها که ابعادی چند میکرونی دارند، می‌توانند میلیاردها سال در برابر فرسایش مقاومت کرده و رازهای ژئولوژیکی زمان تولد خود را نگه داری کنند. آن‌ها این چنین می‌توانند در زمان شکل‌گیری ایزوتوپ‌های اورانیوم را از محیط خود جذب کنند. این ایزوتوپ‌ها زمان‌سنجی می باشند که از لحظه کریستالیزه‌شدن زیرکن‌ها تشکیل خواهد شد.

ایزوتوپ‌های اورانیوم در نرخی قابل پیش‌بینی به سرب تبدیل خواهد شد. دانشمندان می‌توانند با شمارش تعداد اتم‌های سربی که شکل می‌گیرند و اتم‌های اورانیومی که باقی می‌همانند، بفهمند از وقتی که زیرکن سخت از مواد مذاب شکل گرفت چه مقدار قبل است.

نویسنده‌های مقاله زیرکن‌های محاط‌شده را درون یک نمونه سنگی از مأموریت آپولو ۱۷ در سال ۱۹۷۲ کاوش کردند و یک نقشه سه‌بعدی از اتم‌ها ساختند. شمارش ایزوتوپ‌های سرب حاکی از عمر ۴٫۴۶ میلیارد سالی ماه داشت. این قدیمی‌ترین سن محاسبه‌شده برای همسایه زمین تا به امروز است.

پیش‌تر در سال ۲۰۲۱، بیدونگ ژانگ (Bidong Zhang) و آدری بوویر (Audrey Bouvier)، همکاران گریر، این سن را محاسبه کرده بودند. اما گزارش آن‌ها شکاکیت‌هایی را برانگیخت. منتقدان به این حقیقت اشاره می‌کردند که اتم‌های سرب تمایل دارند از طریق جابجایی درون سنگ نقاطی با تمرکز بالا یا پایین راه اندازی دهند. این گمان وجود دارد که با نگاه کردن به نقاط گوناگون سنگ به نقاطی با تمرکز غیریکنواخت سرب برخورد و سن زیرکن را نادرست محاسبه کنیم.

برای آرام کردن این انتقادها، بوویر به تیم گریر مراجعه کرد تا اتم‌ها را مجدد بشمارند. آن‌ها این بار از یک پویشگر یونی منفعت گیری کردند که می‌توانست از سنگ با تفکیک فضایی بالاتری نسبت به پویشگر پژوهش قبلی مثالبرداری کند. یک پویشگر دقیق‌تر به تیم این اجازه را می‌داد تا نواحی با ابعاد نانو شامل اتم‌های زیاد یا اندک سرب را شناسایی کنند؛ یقیناً اگر این چنین نقاطی وجود داشتند. اما آن‌ها چیزی نیافتند.

فیلیپ هک (Philipp Heck)، نویسنده مقاله و اخترشیمی‌دان موزه فیلد و دانشگاه شیکاگو، می‌گوید «در این زیرکن، همه چیز یکنواخت می بود، بعد نیازی نبوده است دلواپس آن [مسئله] باشیم.» این نتیجه قبول کرد که سن ۴٫۴۶ میلیارد سالی محاسبه‌شده برای ماه دقیق می بود.

ملانی باربونی (Melanie Barboni)، ژئوشیمی‌دان دانشگاه ایالتی آریزونا که در این پژوهش نقشی نداشته است، می‌گوید «این یک مطالعه زیاد زیاد خوب است.» باربونی روی ایزوتوپ‌های مثالهای ماه مطالعه و کشف کرده است که داخل ماه اولین بار ۴٫۵۱ میلیارد سال قبل به لایه‌هایی مجزا تقسیم شد. این مرحله بعد از فازهای نهایی شکل‌گیری پوسته در مطالعه تازه می بود.

باربونی می‌گوید پژوهش تازه با یافته‌های خودش سازگار است. او می‌گوید «تعداد بسیاری از مقاله‌ها می‌گویند که، برای مثال، ماه کمتر از ۴٫۳ میلیارد سال قبل شکل گرفت. این به‌وضوح با درنظرگرفتن این داده‌ها ممکن نیست.»

تاریخ ماه و زمین

تعیین این که ماه چه وقتی سخت شد به پژوهشگران آینده یک نقطه مرجع برای مدلسازی تکامل ماه می‌دهد. گریر می‌گوید «گاهشماری به ما پشتیبانی می‌کند تا همه چیز را در بعد‌عرصه خود بگذاریم. به این ترتیب می‌توانیم اغاز به فهمیدن فرایندهایی که در جریان می باشند بکینم.» دانستن این که چه اتفاقی در چه وقتی از شکل‌گیری ماه افتاد می‌تواند توضیح دهد که قمر زمین چرا امروز به این صورت است.

منفعت مهم مطالعه ماه در حقیقت هایی نهفته است که درمورد زمین به ما می‌گوید. سرنوشت زمین و ماه، به‌گفتن شرکای آسمانی با منشأ واحد، به یکدیگر گره خورده است. اما زمین که از لحاظ آتشفشانی فعال است، همانند یک مجرم، علاقه شدیدی به مدفون و نابود کردن شواهد قبل خود دارد. ماه یک شریک صادق‌تر است. فقدان فعالیت‌های پوسته‌ای به این معنی است که شواهد ژئولوژیکی می‌توانند برای دوران‌های طویل روی سطح باقی بمانند.

دانشمندان می‌توانند به شواهد ماه بنگرند و نتیجه بگیرند که چه چیزهایی به گمان زیادً در همان دوران برای زمین نیز اتفاق افتاده است. برای مثال، گریر می‌گوید در آن برخورد سرنوشت‌ساز که ماه را تشکیل کرد، زمین غیرقابل سکونت شد ــ هیچ چیز نمی‌توانست از فاجعه‌ای به آن بزرگی جان سالم به در ببرد ــ و همه آب‌هایش تبخیر شدند. در این صورت، آب باید همان زمان به زمین بازگشته باشد، به گمان زیادً در دل سیارک‌هایی که به زمین برخورد می‌کردند. این سیارک‌ها می‌توانند بقایایی نیز روی ماه به‌جا گذاشته باشند.

در حالی که مطالعه تازه زمان تکمیل شکل‌گیری پوسته ماه را حداقل ۴٫۴۶ میلیارد سال قبل تعیین می‌کند، کل این فرایند، از برخورد سیاره‌ای تا سخت‌شدن نهایی، هزاران سال به‌طول انجامید. زیرکن‌ها آخرین باقی مانده اقیانوس مواد مذاب ماه می باشند ــ آخرین فصل اغاز خشونت‌آمیز ماه و اغاز دوران آرام‌تر آن.

هک و باربونی غافلگیر نخواهند شد اگر پژوهش‌های آینده یک زیرکن قدیمی‌تر اشکار کنند که سن ماه را از این نیز بالاتر ببرند. احتمالا یک کریستال باستانی‌تر در انبار مثالهای ناسا وجود داشته باشد، گرچه هک می‌گوید این چنین چیزی زیاد نادر است. حتی احتمالا کریستال‌های بیشتری روی ماه، که انسان‌ها تا این مدت تصرفش نکرده‌اند، منتظرند تا اشکار شوند.

چند مأموریت در حال طراحی‌شدن می باشند تا مثالهایی را از نقاطی از ماه که تا به حال فردی روی آن‌ها قدم نگذاشته به زمین بیاورند. در سال ۲۰۲۴، چین یک مأموریت رباتیک را عازم ماه می‌کند تا مثالهایی از سمت دورتر ماه به زمین بیاورد. این چنین در مأموریت آرتمیس ۳ ناسا در سال ۲۰۲۵، انسان‌هایی روی قطب جنوب ماه فرود می‌آیند. سنگ‌های تازه جمع‌آوری‌شده در این نقاط می‌توانند به تکمیل داستان منشأ ماه پشتیبانی کنند.