تقدم دراسة جديدة لخام المعادن في أعماق القمر أدلة جديدة على أن القمر الصناعي الطبيعي للأرض قد تشكل نتيجة اصطدام كوكب قديم بالأرض منذ فترة طويلة.
شهد هذا الاصطدام بين الكواكب الذي تم نظريته منذ فترة طويلة – والذي يعتقد العلماء أنه حدث قبل حوالي 4.5 مليار سنة – كوكبًا بحجم المريخ يُدعى “ثيا” ينقسم إلى شظايا من الحمم البركانية الساخنة عند اصطدامه بالأرض.
وبينما يبدو أن بعض بقايا كوكب ثيا مدفونة على شكل “نقط” كثيفة وضخمة في أعماق أفريقيا والصفائح التكتونية للمحيط الهادئ، قال العلماء إن الأدلة على المكان الذي ذهبت إليه بقية ثيا بعد هذا الحادث ظلت بعيدة المنال.
ولكن الآن، بيانات جديدة من وكالة ناساعثرت المركبة الفضائية التابعة لمختبر استعادة الجاذبية والمختبر الداخلي (GRAIL) على رواسب كبيرة من خام الحديد والتيتانيوم عميقًا تحت سطح القمر، مما يشير إلى أن بقايا ثيا الأخرى شكلت في الواقع قمر الأرض.
تقدم دراسة جديدة للقمر أدلة جديدة على أن القمر الصناعي الطبيعي للأرض قد تشكل نتيجة اصطدام كوكب قديم بالأرض. شهد هذا الاصطدام الذي تم نظريته منذ فترة طويلة، منذ حوالي 4.5 مليار سنة، كوكبًا بحجم المريخ يُسمى “ثيا” ينقسم إلى أجزاء من الحمم البركانية الساخنة عند اصطدامه بالأرض.
تحت قشرة القمر، في المنطقة الواقعة بين القشرة واللب المعروفة باسم الوشاح، اكتشفت مركبة GRAIL التابعة لناسا منطقتين كثيفتين (في الصورة أعلاه) تتطابقان مع رواسب “الإلمنيت” والتيتانيوم والحديد التي قد تكون موجودة في حالة اصطدام “كوكب ثيا” النظرية تثبت صحتها
جيوفيزياء الكواكب, أدريان بروكيت ووصف من مركز الفضاء الألماني في برلين نتائج GRAIL التي توصلت إليها وكالة ناسا بأنها ليست أقل من “ساحرة”.
ورقة فريقه الجديدة، نشرت في أبريل من هذا العام علوم الأرض الطبيعيةركز على “شذوذات الجاذبية” العميقة تحت سطح القمر: جيوب كثيفة وثقيلة من المادة تم تحديدها بواسطة مستشعرات المركبة الفضائية GRAIL.
وقال بروكيه: “إن تحليل هذه الاختلافات في مجال جاذبية القمر سمح لنا بإلقاء نظرة خاطفة تحت سطح القمر ورؤية ما يكمن تحته”.
تحت قشرة القمر، في المنطقة الواقعة بين القشرة واللب المعروفة باسم الوشاح، اكتشفت مركبة GRAIL منطقتين كثيفتين تتطابقان مع رواسب التيتانيوم والحديد “الإلمنيت” التي يمكن أن توجد إذا كانت نظرية تأثير ثيا صحيحة.
بعد اصطدام ثيا المحتمل بالأرض، وبعد دفن أجزاء من هذا الكوكب المفقود عميقًا تحت قشرة الأرض، بدأت برك الحمم المنصهرة من التيتانيوم الثقيل والحديد على سطح القمر في الغرق بشكل أعمق نحو قلب القمر، مما أدى إلى دفع الصخور الأخف إلى الأعلى.
وقال المؤلف المشارك لبروكيه، جيف أندروز هانا، عالم الجيوفيزياء في مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا: “لقد قلب قمرنا نفسه حرفيًا من الداخل إلى الخارج”.
قدمت النماذج الحاسوبية التي وضعها زميلهم نان تشانج من جامعة بكين في بكين، الإطار الأصلي لنظريتهم القائلة بأن المواد الغنية بالتيتانيوم ستكون موجودة في أعماق القمر نتيجة لأصول القمر كقطع من كوكب ثيا.
وقال أندروز هانا: “عندما رأينا تلك التنبؤات النموذجية، كان الأمر أشبه بمصباح كهربائي مضاء”.
وقال: “إننا نرى نفس النمط بالضبط عندما ننظر إلى الاختلافات الدقيقة في مجال جاذبية القمر، مما يكشف عن شبكة من المواد الكثيفة الكامنة تحت القشرة”.
العودة إلى الأرض، هناك منطقتان متشابهتان كثيفتان وغير عاديتين في قاعدة عباءة كوكبنا – والمعروفتين باسم المقاطعات الكبيرة منخفضة السرعة (LLVPs) – أعطتا أيضًا مصداقية للنظرية القائلة بأن اصطدامًا بين الكواكب “ثيا” أدى إلى نشوء قمرنا.
يقع أحدهما تحت الصفيحة التكتونية الأفريقية والآخر تحت الصفيحة التكتونية للمحيط الهادئ، كما تم قياسه بواسطة معدات زلزالية مماثلة لتلك المستخدمة للكشف عن الزلازل.
وقد تأكد وجودها عندما وجد الجيولوجيون أن الموجات الزلزالية تباطأت بشكل كبير على عمق 1800 ميل (2900 كيلومتر) في المنطقتين، والتي تختلف عن أجزاء أخرى من الأرض.
وجد العلماء دليلاً جديدًا على أن القمر قد نشأ أثناء اصطدام عملاق بين الأرض وكوكب أولي بحجم المريخ يسمى ثيا قبل 4.5 مليار سنة. هذا أيضًا دفن آثار ثيا في أعماق عباءة الأرض (كما هو موضح بعد الاصطدام).
بعد إجراء سلسلة من عمليات المحاكاة، اكتشف البروفيسور هونغ بينغ دينغ أنه بعد تأثير تكوين القمر، دخلت كمية كبيرة من مادة عباءة ثيان – حوالي 2% من كتلة الأرض – إلى الوشاح السفلي (كما هو موضح باللون البرتقالي في انطباع الفنان أعلاه).
يعتقد العلماء أن المادة الموجودة في هذه الـ LLVPs أكثر كثافة بنسبة تتراوح بين 2 و 3.5 بالمائة من الوشاح المحيط بالأرض.
في العام الماضي، توصل باحثون بقيادة معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا إلى فكرة مفادها أن هذه الجسيمات قد تطورت من كمية صغيرة من مادة ثيان التي دخلت الوشاح السفلي للأرض القديمة.
ولدعم ذلك، طلبوا من البروفيسور هونغ بينغ دينغ، من مرصد شنغهاي الفلكي، استكشاف هذه الفكرة بمساعدة أساليبه الرائدة في ديناميكيات الموائع الحسابية.
وبعد إجراء سلسلة من عمليات المحاكاة، اكتشف البروفيسور دينج أنه بعد الاصطدام الذي أدى إلى تشكيل القمر، فإن كمية كبيرة من مادة “ثيان” – حوالي 2% من كتلة الأرض – قد دخلت إلى الوشاح السفلي لكوكب الأرض القديم.
وقال دينج: “من خلال التحليل الدقيق لمجموعة واسعة من عينات الصخور، إلى جانب نماذج التأثير العملاق الأكثر دقة ونماذج تطور الأرض، يمكننا استنتاج التركيب المادي والديناميكيات المدارية للأرض البدائية، “جايا” و”ثيا”. شارك في تأليف تشيان يوان، عالم الجيوفيزياء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا والذي عمل أيضًا في هذا المشروع.
ونشر فريق دينغ ويوان دراستهم في المجلة طبيعة في أواخر العام الماضي.
وقال بروكيه إنه يأمل أن تتمكن بعثات ناسا المستقبلية إلى القمر، مثل تلك المقررة لبرنامج أرتميس، من أخذ قياسات زلزالية مماثلة: بيانات زلزالية هي الأولى من نوعها من القمر لتعزيز نظرية تصادم ثيا بشكل أفضل.
وقال الباحث: “إن المهام المستقبلية، مثل شبكة الزلازل، ستسمح بإجراء تحقيق أفضل في هندسة هذه الهياكل”.
. “محلل حائز على جوائز. محب للموسيقى. منشئ. هواة Twitter. مستكشف ودود. محب للتواصل ودود.”