منذ أكثر من 4.2 مليار سنة، قلب القمر نفسه من الداخل إلى الخارج لتكوين سطح القمر الذي أصبح مألوفًا للبشرية.
يتفق معظم العلماء على أن القمر قد نشأ قبل حوالي 4.5 مليار سنة، عندما اصطدم جسم ضخم آخر في النظام الشمسي بالأرض، مما أدى إلى قذف المواد المنصهرة إلى الفضاء والتي تجمعت لتكون قمرنا الصناعي الطبيعي.
ومع ذلك، فقد تم وصف كيفية حدوث ولادة القمر بعد هذه البداية العنيفة بأنها “رواية اختر مغامرتك الخاصة” من قبل فريق من العلماء من مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا (LPL).
ويقولون إن هناك العديد من المسارات المحتملة التي يمكن أن يتخذها القمر الصناعي الطبيعي للأرض ليتشكل بالكامل، مما يؤدي في النهاية إلى نظام القمر والأرض الذي نراه اليوم. الفريق بالطبع لديه أفكاره الخاصة حول الحوادث الكبرى التي ربما تكونت القمر. ويقول الباحثون إن عينات الصخور التي تم جمعها خلال مهمة أبولو، على سبيل المثال، قد تشير إلى أنه كان هناك وقت “انقلب فيه القمر من الداخل إلى الخارج”.
وهذه النتيجة، إذا كانت صحيحة، قد تحل أيضًا لغزًا عالقًا حول تكوين القمر.
متعلق ب: قد تكون قطعة من “الكوكب الأولي” الذي صنع القمر عالقة بالقرب من قلب الأرض
وقال جيف أندروز هانا، المؤلف المشارك في البحث والأستاذ المشارك في LPL، في بيان: “لقد قلب قمرنا نفسه حرفيًا رأسًا على عقب”. “ولكن كان هناك القليل من الأدلة المادية لتسليط الضوء على التسلسل الدقيق للأحداث خلال هذه المرحلة الحرجة من التاريخ القمري، وهناك الكثير من الخلاف في تفاصيل ما حدث – حرفيا”.
التيتانيوم على الجانب القريب من القمر؟
أظهرت صخور الحمم البازلتية التي تم جلبها من القمر تركيزات عالية بشكل مدهش من التيتانيوم. بالإضافة إلى ذلك، كشفت عمليات رصد الأقمار الصناعية أن الصخور البركانية الغنية بالتيتانيوم تقع في المقام الأول على الجانب القريب من القمر. وقد ترك هذا العلماء في حيرة من أمرهم بشأن كيفية وصول هذه الصخور تحديدًا إلى هناك وعدم انتشارها على نطاق أوسع.
ويشير فريق جامعة أريزونا إلى أن القمر تشكل بسرعة، وتركه مغطى بالكامل بمحيط من الصهارة الساخنة في البداية. ومع تبريد هذا المحيط وتصلبه، فإنه قد يشكل الطبقات الخارجية للقمر، بما في ذلك الوشاح والقشرة. ومع ذلك، في الطبقات السفلى، كان القمر الوليد لا يزال في حالة اضطراب.
تشير نماذج تكوين القمر إلى أن البقايا الأخيرة لهذا المحيط القمري العملاق تبلورت في مواد كثيفة بما في ذلك الإلمنيت، وهو معدن غني بالحديد والتيتانيوم.
وقال قائد البحث ومرشح الدكتوراه السابق في LPL Weigang Liang: “نظرًا لأن هذه المعادن الثقيلة أكثر كثافة من الوشاح الموجود تحتها، فإنها تخلق حالة من عدم الاستقرار في الجاذبية، وتتوقع أن تغوص هذه الطبقة بشكل أعمق في باطن القمر”.
وتظل الأسئلة قائمة: هل ستغرق هذه المادة دفعة واحدة على شكل “نقطة” واحدة بعد تجمد القمر، أم على شكل نقاط أصغر في كل مرة؟ وإذا غاص في باطن القمر على نطاق عالمي، فكيف صعد بعض منه ليحمل التيتانيوم إلى الجانب القريب من القمر؟
“بدون دليل، يمكنك اختيار النموذج المفضل لديك،” الباحث المؤلف الرئيسي المشارك وقال عالم مركز الفضاء الألماني أدريان بروكيت في البيان. “يحمل كل نموذج آثارًا عميقة على التطور الجيولوجي لقمرنا.”
قام نان تشانغ، المؤلف المشارك والعالم في جامعة بكين، بتطوير نماذج تشير إلى أن التأثير العملاق على القمر يمكن أن يتسبب في انتقال طبقة كثيفة من المواد الغنية بالتيتانيوم أسفل القشرة إلى جانبها القريب. وبمجرد وصولها إلى هناك، كانت هذه المادة قد غرقت وشكلت ألواحًا تشبه الصفائح وتدفقت إلى داخل القمر، تاركة بقايا تحت القشرة على شكل أجسام متقاطعة من رواسب كثيفة غنية بالتيتانيوم.
وقال أندروز هانا: “عندما رأينا تلك التنبؤات النموذجية، كان الأمر أشبه بمصباح كهربائي مضاء”. “إننا نرى نفس النمط بالضبط عندما ننظر إلى الاختلافات الدقيقة في مجال جاذبية القمر، مما يكشف عن شبكة من المواد الكثيفة الكامنة تحت القشرة.”
الكأس لنماذج تشكيل القمر
لترسيخ نظرياته المنصهرة حول مادة الإلمنيت الغنية بالتيتانيوم وملاحظات القمر، لجأ الفريق إلى البيانات المحيطة بشذوذات الجاذبية القمرية التي اكتشفتها مهمة المركبة الفضائية المزدوجة لمختبر استعادة الجاذبية والمختبر الداخلي (GRAIL) التابع لناسا.
وقال بروك: “إن تحليل هذه الاختلافات في مجال جاذبية القمر سمح لنا بإلقاء نظرة خاطفة تحت سطح القمر ورؤية ما يكمن تحته”.
أكد هذا أن بيانات GRAIL تتوافق مع عمليات محاكاة طبقة الإلمنيت.
أظهر هذا التأكيد أيضًا أنه يمكن استخدام عمليات رصد مجال الجاذبية لتتبع توزيع بقايا الإلمنيت التي خلفتها بعد أن غرقت غالبية الطبقة الكثيفة في أعماق القمر.
وقال ليانغ: “تظهر تحليلاتنا أن النماذج والبيانات تحكي قصة متسقة بشكل ملحوظ”. “هاجرت المواد الإلمينيتية إلى الجانب القريب وغرقت في الداخل في شلالات تشبه الصفائح، تاركة وراءها بقايا تسبب شذوذات في مجال جاذبية القمر، كما رأينا بواسطة GRAIL.”
وتمكن الفريق أيضًا من تحديد متى ينقلب القمر من الداخل إلى الخارج. ويقولون إن انقطاع شذوذ الجاذبية عن طريق أحواض التصادم القمرية الكبيرة والقديمة يشير إلى أن الطبقة الغنية بالإلمنيت غرقت قبل هذه التأثيرات. ويعني هذا “التقاطع” أن حدث الغرق كان من الممكن أن يحدث قبل 4.22 مليار سنة، مما يشير إلى أن الغرق كان من الممكن أن يكون قد أثار البراكين، والتي شوهدت في أوقات لاحقة عبر سطح القمر.
يضيف هذا البحث أيضًا فارقًا بسيطًا إلى الصورة المثيرة للاهتمام للقمر التي نراها اليوم. وكان من الممكن أن يؤدي انقلاب الوشاح القمري منذ مليارات السنين إلى إنشاء منطقة مظلمة تعرف باسم منطقة Oceanus Procellarum، وكذلك على جانب القمر القريب من الأرض.
هذه المنطقة من القمر أقل ارتفاعًا ولها قشرة أرق مغطاة في الغالب بتدفقات الحمم البركانية على عكس القشرة السميكة للمناطق البعيدة من القمر. كما أن لديها تركيز أعلى من العناصر النادرة مثل التيتانيوم والثوريوم. وقال أندروز هانا: “القمر غير متوازن بشكل أساسي من جميع النواحي”. “للمرة الأولى، لدينا أدلة مادية تبين لنا ما كان يحدث في باطن القمر خلال هذه المرحلة الحرجة من تطوره، وهذا أمر مثير حقًا.
“اتضح أن أقدم تاريخ للقمر مكتوب تحت السطح، وقد تطلب الأمر المزيج الصحيح من النماذج والبيانات لكشف النقاب عن هذه القصة.”
قصص ذات الصلة:
– ولادة القمر ربما أدت إلى تبخير معظم الأرض، حسب ما تظهره الدراسة
– كيف حصلت الأرض على مياهها؟ تشير صخور القمر إلى أنه ربما كان هنا طوال الوقت.
– نظرية “التأثير العملاق” لتكوين القمر تحصل على دفعة أخرى
وأضاف بروكيه: “إن بقايا التطور القمري المبكر موجودة تحت القشرة اليوم، وهو أمر مذهل.
“إن المهام المستقبلية، مثل شبكة الزلازل، ستسمح بإجراء تحقيق أفضل في هندسة هذه الهياكل.”
يمكن أن تساعد النتائج أيضًا في إثراء التحقيقات المستقبلية لرفاقنا القمريين المخلصين إذا ومتى، في عام 2025، تعيد مهمة Artemis III التابعة لناسا البشرية إلى القمر لأول مرة منذ انتهاء مهمات أبولو قبل 50 عامًا.
وخلص ليانغ إلى أنه “عندما هبط رواد فضاء أرتميس في نهاية المطاف على سطح القمر لبدء حقبة جديدة من الاستكشاف البشري”. “سيكون لدينا فهم مختلف تمامًا لجارتنا عما كان عليه الحال عندما وطأها رواد فضاء أبولو لأول مرة.”
ونُشر بحث الفريق في مجلة Nature Geoscience.