در آغاز حیات زمین، ماه سپر محافظتی آن بود

زمین آغازین جای خوبی برای زندگی نبود. در حدود ۴/۵ میلیارد سال پیش وقتی زمین سیاره‌‌ای جوان و داغ بود، تیا (جرم آسمانی هم‌اندازه‌ی مریخ) با آن برخورد کرد. بر اثر این برخورد بخش‌هایی از زمین وارد فضا شدند و دمای زمین هزاران درجه افزایش یافت. در حدود ۴ میلیارد سال پیش، منظومه‌ی شمسی شاهد دوره‌ای به‌نام بمباران سنگین پسین بود. در این دوره سیارک‌ها با سیاره‌های سنگی در قسمت داخلی منظومه‌ی شمسی برخورد کردند. بر اثر این حملات، زمین همچنان داغ و گداخته باقی ماند.

درعین‌حال خورشید که تا اندازه‌ای سردتر از خورشید کنونی بود، سال‌های نوزادی خود را پشت سر می‌گذاشت و زبانه‌های خشمگین و قدرتمند و بادهای خورشیدی شدید را به فضا می‌فرستاد. عجیب است که جو زمین تحت چنین شرایطی باقی ماند و به سیاره‌ی سکونت‌پذیر کنونی تبدیل شد. شاید بهتر است از تیا تشکر کنیم. بخشی از توده‌های جداشده از زمین، ماه را تشکیل دادند. طبق پژوهشی جدید، میدان مغناطیسی ماه در آن زمان مانند سپری از زمین در برابر خشم سوزان خورشید محافظت کرده است. به‌گفته‌یجیم گرین، فیزیکدان و دانشمند ارشد ناسا و یکی از پژوهشگران بررسی جدید:

به‌نظر می‌رسد ماه مانند مانعی در برابر بادهای خورشیدی از زمین محافظت کرده است؛ به همین دلیل در طول دوران آغازین جو زمین به قوت خود باقی ماند.

طبق باوری متداول، ماه همیشه توده‌ای سنگی خالی از حیات و بدون میدان مغناطیسی بوده است؛ اما فضانوردان با سفر به ماه در دهه‌ی ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ سنگ‌هایی با خود به زمین آوردند. در سنگ‌ها شواهدی از مغناطیس دیده شد که نشان می‌داد ماه زمانی از میدان مغناطیسی برخوردار بوده است. میدان مغناطیسی زمین نتیجه‌ی دینامو است. بر اساس نظریه‌ی دینامو، جریانی همرفتی و چرخان باعث تبدیل انرژی جنبشی به انرژی مغناطیسی می‌شود و میدانی مغناطیسی را حول سیاره‌ی زمین شکل می‌دهد. این جریان سیال همان هسته‌ی آهنی مذاب زمین است.

بر اساس شواهد، ماه در آغاز شکل‌گیری به اندازه‌ی کافی گرم بود تا هسته‌‌ی آهنی مذاب خود را داشته باشد. به عقیده‌ی دانشمندان، ماه تا حدود ۱ تا ۲.۵ میلیارد سال قبل میدان مغناطیسی خود را داشت و سپس هسته‌ی آهنی آن به مرور سرد و جامد شد. به گفته‌ی گرین:

ماه درست مانند کیکی در حال پختن بود. وقتی آن را از فر بیرون می‌آورید سرد می‌شود. هرچقدر جرمی بزرگ‌تر باشد، فرایند سرد شدن آن بیشتر به طول می‌انجامد.

رابطه‌ی ماه و زمین در روزهای اول کمی نزدیک‌تر بود. در حدود ۴ میلیارد سال پیش ماه تنها ۱۳۰ هزار کیلومتر با زمین فاصله داشت. این فاصله یک‌سوم مسافت فعلی ماه تا زمین (۳۸۴ هزار کیلومتر) است. علاوه بر این زمین با سرعتی بالاتر به دور خود می‌چرخید. یک روز زمینی تنها برابر با پنج ساعت بود. با کند شدن سرعت چرخش زمین به دور خود، ماه با سرعت ۳/۸۲ سانتی‌متر در سال عقب‌نشینی کرد. این فرایند همچنان ادامه دارد.

گرین و تیم او برای بررسی تعامل میدان مغناطیسی ماه و زمین تحت شرایط گذشته، مدلی کامپیوتری طراحی کردند. آن‌ها متوجه شدند میدان‌ مغناطیسی این دو جرم، ازطریق قطب‌هایشان به یکدیگر وصل بود. به این ترتیب میدان مغناطیسی ترکیبی به وجود آمد که از جو زمین در برابر بادهای خورشیدی محافظت کرد.

ممکن است ماه و زمین با یکدیگر به تبادل جو پرداخته باشند. طبق شواهد جدید، ماه هم در حدود ۳/۵ تا ۴ میلیارد سال پیش به دلیل فعالیت‌های آتشفشانی، از جو برخوردار بود؛ اما نیتروژن به‌دست‌آمده از سنگ‌های ماه دانشمندان را گیج کرد. طبق شبیه‌سازی‌ها، مبادله‌ی گازهای جوی بین ماه و زمین می‌تواند پاسخی بر معمای نیتروژن در سنگ‌های قمری باشد.

میدان‌های مغناطیسی ماه و زمین تا حدود ۳/۵ میلیارد سال پیش همچنان به یکدیگر متصل بودند. این یافته کاملا منطبق با زمان‌بندی جو قمری و همچنین قدرت میدان مغناطیسی است. پژوهشگرها امیدوار هستند نمونه‌های آینده‌‌ی مأموریت‌های ماه اطلاعات بیشتری در اختیارشان بگذارند. یکی از بخش‌های جذاب ماه، نواحی سایه‌ در قطب‌های ماه هستند. احتمالا این نواحی حاوی مقادیری اکسیژن و نیتروژن هستند که از جو زمین گرفته شدند.

با استفاده از پژوهش‌های فوق می‌توان با دقت بیشتری به جستجوی سیاره‌های فراخورشیدی سکونت‌پذیر پرداخت؛ اما یادگیری درباره‌ی ماه هم به این روند کمک خواهد کرد. به‌گفته‌یدیوید دریپر، دانشمند و ستاره‌شناس ناسا:

درک تاریخچه‌ی میدان مغناطیسی ماه نه‌تنها به درک جو آغازین زمین کمک می‌کند، بلکه داده‌های بیشتری درباره‌ی محیط داخلی و هسته‌ی ماه آشکار می‌کند. شاید هسته‌ی ماه در گذشته ترکیبی از فلز جامد و مایع بوده است. این یافته گام مهمی در حل معمای ماه است.