ماه چگونه روزهای روی زمین را طولانی‌تر می‌کند؟

در طول تاریخ بشر ماه حضوری شبح‌آلود و جدانشدنی بر فراز زمین داشته است. کشش گرانشی ماه ریتم جزر ومدها را تنظیم می‌کند، درحالی‌که نور کم‌رنگ آن به زیست شبانگاهی بسیاری از گونه‌ها روشنی می‌بخشد.

تمدن‌های بشری تقویم‌های خود را با افول و ظهور ماه تنظیم کرده‌اند و برخی از حیوانات مانند سوسک سرگین غلتان از نور خورشید که از سطح ماه منعکس می‌شود، برای راه‌یابی خود استفاده می‌کنند. طبق برخی از تئوری‌ها، ممکن است ماه به ایجاد شرایطی که زندگی را روی زمین ممکن می‌سازد، کمک کرده باشد و حتی ممکن است در شروع حیات روی زمین نیز نقش داشته باشد. علاوه‌بر‌این، تصور می‌شود مدار غیرمدور ماه در اطراف زمین در برخی از سیستم‌های آب‌و‌هوایی مهمی که امروزه بر حیات ما حاکمیت دارند، نقش داشته باشد.

درحالی‌که ماه رقص باله نجومی بسیار متوازن خود را در اطراف زمین اجرا می‌کند (در حال چرخش است، اما هرگز روی پاشنه چرخ نمی‌زند و به همین دلیل است که همیشه یک سمت ماه را می‌بینیم)، درجریان فرایندی به نام «پس‌روی یا عقب‌نشینی قمری» به‌تدریج از سیاره ما دور می‌شود.

به‌گزارش بی‌بی‌سی، دانشمندان اخیرا با تاباندن لیزر روی بازتابنده‌هایی که به‌دست فضانوردان ماموریت‌های آپولو روی سطح ماه قرار داده شدند، توانسته‌اند سرعت پس‌روی ماه را با دقت بالایی اندازه‌گیری کنند. آن‌ها تایید کرده‌اند که ماه با سرعت ۳٫۸ سانتی‌متر در سال از زمین دور می‌شود و درنتیجه‌ی این حرکت، روزهای ما کمی طولانی‌تر می‌شوند. دیوید والتهام، استاد ژئوفیزیک در دانشگاه رویال هالووی لندن که ارتباط بین ماه و زمین را مطالعه می‌کند، می‌گوید: « همه‌چیز به جزرومد مربوط می‌شود. کششی که ماه روی زمین اعمال می‌کند، چرخش آن را کند می‌کند و ماه این انرژی را به شکل تکانه‌ی زاویه‌ای دریافت می‌کند.»

همان‌طور که زمین درحال چرخش است، گرانش ماه که بر فراز اقیانوس‌ها می‌چرخد، اقیانوس‌ها را به سمت خود می‌کشاند و موجب ایجاد جزر و مد می‌شود. جزر و مدها درواقع بالاآمدگی آب هستند که به شکل بیضی هم در سمت نزدیک و هم در سمت دور از گرانش ماه گسترش پیدا می‌کنند.

اما زمین روی محور خود با سرعت بالاتری نسبت‌به ماه می‌چرخد، به این معنا که اصطکاک حوضه‌های اقیانوس زیرین، آب را همراه خود می‌کشاند. به این ترتیب، بالاآمدگی کمی جلوتر از ماه در مدار خودش حرکت می‌کند که سعی می‌کند آن را به عقب بکشاند. این امر به آرامی انرژی چرخشی زمین را کاهش می‌دهد و چرخش آن را کند می‌کند، درحالی‌که ماه انرژی می‌گیرد و موجب می‌شود به مدار بالاتری برود.

طبق آخرین تحلیل‌ها، این ترمزگیری افزایشی در چرخش سیاره زمین به این معنا است که طول یک روز زمین به‌طور متوسط از اواخر دهه ۱۶۰۰ حدود ۱٫۰۹ میلی‌ثانیه در هر قرن افزایش یافته است. تخمین‌های دیگر با استفاده از مشاهدات باستانی کسوف‌ها، این رقم را کمی بالاتر یعنی ۱٫۷۸ میلی‌ثانیه در قرن برآورد می‌کنند. هرچند این اعداد چندان زیاد به‌نظر نمی‌آیند، در طول تاریخ ۴٫۵ میلیارد ساله زمین، تغییر محسوسی را ایجاد می‌کنند.

تصور می‌شود که ماه در حدود ۵۰ میلیون سال اول پس از تولد منظومه شمسی شکل گرفته باشد. پذیرفته‌شده‌ترین تئوری در رابطه با نحوه تشکیل ماه این است که برخورد بین زمین اولیه و جسم دیگری به اندازه مریخ (معروف به تیا) موجب جداشدن تکه‌ای از مواد و بقایایی شد که سپس با هم ترکیب شدند و ماه را تشکیل دادند.

آن‌چه از داده‌های زمین‌شناسی حفظ‌شده در نوارهای سنگی روی زمین فهمیده‌ایم، این است که در گذشته ماه بسیار به زمین نزدیک‌تر بوده است. ماه درحال‌حاضر در فاصله ۳۸۴٬۴۰۰ کیلومتری از ما قرار دارد. اما مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که حدود ۳٫۲ میلیارد سال پیش (درست زمانی که صفحات تکتونیکی شروع به حرکت کردند و میکروارگانیسم‌های ساکن در اقیانوس‌ها نیتروژن مصرف می‌کردند)، فاصله ماه تا زمین فقط ۲۷۰ هزار کیلومتر یا حدود ۷۰ درصد فاصله کنونی بود.

تام اولنفلد، ژئوفیزیکدانی که مطالعه مذکور را در دانشگاه فریدریش شیلر ینا آلمان هدایت کرد، می‌گوید: «زمینِ دارای سرعت چرخش بالاتر، طول روز را کوتاه کرد، به‌طوری‌که (در بازه زمانی ۲۴ ساعته) دو طلوع خورشید و دو غروب خورشید وجود داشت. این امر ممکن است اختلاف دمای بین روز و شب را کاهش داده باشد و این احتمال وجود دارد که بیوشیمی ارگانیسم‌های فتوسنتزکننده را تحت‌تاثیر قرار داده باشد.»

اگرچه آن‌چه مطالعاتی مانند مطالعه اولنفلد آشکار می‌کنند، این است که سرعت پس‌روی ماه ثابت نبوده و در طول زمان افزایش و کاهش داشته است.

مطالعه‌ی وانینا لوپز دآزارویچ، زمین‌شناس دانشگاه ملی سالتا در آرژانتین نشان می‌دهد حدود ۵۵۰ تا ۶۲۵ میلیون سال پیش، ماه می‌توانسته با سرعت ۷ سانتی‌متر در سال از زمین دور شود. اولنفلد می‌گوید: «سرعت دور شدن ماه از زمین قطعا در طول زمان تغییر کرده است و در آینده نیز تغییر خواهد کرد. اگرچه در بیشتر تاریخ خود، ماه با سرعتی بسیار کمتر از امروزه درحال فاصله گرفتن از زمین بوده است.»

درحال‌حاضر در دوره‌ای زندگی می‌کنیم که در آن نرخ پس‌روی به‌طور غیرعادی بالا است. ماه با سرعت کنونی خود باید فقط به‌مدت ۱٫۵ میلیارد سال عقب‌نشینی کند تا به موقعیت فعلی برسد. اما این فرایند از زمان تشکیل ماه در ۴/۵ میلیارد سال پیش درحال رخ دادن بوده، بنابراین در مقاطعی در گذشته قطعا کندتر بوده است.

والتهام می‌گوید: «درحال‌حاضر کشش جزر و مدی سه برابر بیشتر از چیزی است که انتظار داریم.» علت این امر ممکن است اندازه اقیانوس اطلس باشد.

پیکربندی فعلی قاره‌ها به این معنا است که حوضه اقیانوس اطلس شمالی به‌طور اتفاقی دقیقا دارای اندازه‌هایی است که بتواند اثر تشدید را تولید کند، به‌طوری‌که آب موجود در آن با سرعتی برابر سرعت جزر و مد به عقب و جلو حرکت کند. این بدان معنا است که درمقایسه‌با حالتی غیر از این، جزر و مدها بزرگ‌تر هستند. برای درک این موضوع والتهام مثال می‌زند: به هل دادن کودک روی تاب فکر کنید؛ اگر هر فشار با حرکت موجود هماهنگ باشد، او بالاتر می‌رود.

والتهام می‌گوید: «اگر اقیانوس اطلس شمالی کمی عریض‌تر یا باریک‌تر بود، این اتفاق نمی‌افتاد. طبق این مدل‌ها اگر به چند میلیون سال پیش برگردید، شدت جزر و مد کمتر بود، زیرا در آن دوران، قاره‌ها در موقعیت‌های متفاوتی قرار داشتند.» اما امر این احتمالا در آینده نیز تغییر خواهد کرد. مدل‌سازی‌ها پیش‌بینی می‌کنند که تشدید جزر و مدی جدیدی طی ۱۵۰ میلیون سال بعد ظاهر می‌شود و سپس با تشکیل ابرقاره جدید در حدود ۲۵۰ میلیون سال آینده، ناپدید می‌شود.

بنابراین، آیا درنهایت به زمانی می‌رسیم که زمین دیگر ماه نداشته باشد؟

حتی با سرعت بالای پس‌روی کنونی، بعید است که ماه به‌طور کامل زمین را ترک کند. نابودی فاجعه‌بار خود خورشید احتمالا مدت‌ها پیش از آن و در حدود ۵ تا ۱۰ میلیارد سال بعد رخ خواهد داد. بشریت به احتمال زیاد مدت‌ها پیش از آن از بین رفته است.

اگرچه در کوتاه‌مدت، بشریت ممکن است با کاهش مقدار آب محبوس در یخچال‌های طبیعی و کلاهک‌های یخی به دلیل ذوب‌شدن ناشی از تغییرات اقلیمی به طولانی‌تر شدن روزها کمک کند.

والتهام می‌گوید: «یخ جزر و مد را سرکوب می‌کند.» او اشاره می‌کند که تصور می‌شود حدود ۶۰۰ تا ۹۰۰ میلیون سال پیش زمین وارد دوره یخبندانی به نام«زمین گوی برفی» شد که در آن دوره سرعت عقب‌نشینی ماه کاهش چشمگیری داشت. اگرچه پیش‌بینی تاثیر این مساله دشوار است، زیرا با بالاآمدن توده‌های خشکی به علت برداشته‌شدن وزن صفحات یخی از روی آن‌ها، این تاثیر می‌تواند خنثی می‌شود.

در تئوری، گروه بعدی فضانوردانی که با برنامه آرتمیس ناسا به ماه پرواز می‌کنند، ممکن است بتوانند بگویند که نسبت‌به پیشینیان خود در برنامه آپولو در ۶۰ سال پیش، از فاصله دورتری به سیاره خود نگاه کردند (اگرچه نقطه‌ای که آن‌ها در طول مدار بیضی‌شکل ماه به دور زمین به آن می‌رسند، این امر را بیشتر تعیین می‌کند. فاصله بین نزدیک‌ترین و دورترین نقطه آن، هر ۲۹ روز ۴۳ هزار کیلومتر تغییر می‌کند.‌)

برای بقیه ما، زندگی بسیار کوتاه‌تر از آن است که متوجه اضافه‌شدن پیکوثانیه‌ها به هر روز خود شویم. اگر پلک بزنید، این زمان را از دست خواهید داد.