كشفت دراسة جديدة لخام المعادن في أعماق القمر عن أدلة جديدة على أن القمر الطبيعي للأرض قد تشكل نتيجة اصطدام كوكب قديم بالأرض منذ فترة طويلة.
وأسفر هذا الاصطدام بين الكواكب والذي يعتقد العلماء أنه حدث قبل حوالي 4.5 مليار سنة، عن انقسام كوكب بحجم المريخ يُدعى "ثيا" إلى شظايا من الحمم البركانية الساخنة عند اصطدامه بالأرض.
الأدلة على بقية كوكب ثيا
وبينما يبدو أن بعض بقايا كوكب ثيا مدفونة على شكل "نقط" كثيفة وضخمة في أعماق إفريقيا والصفائح التكتونية للمحيط الهادئ، قال العلماء إن الأدلة على المكان الذي ذهبت إليه بقية "ثيا" بعد هذا الحادث ظلت بعيدة المنال.لكن بيانات جديدة من المركبة الفضائية لاستعادة الجاذبية والمختبر الداخلي (GRAIL) التابعة لوكالة "ناسا" أظهرت رواسب كبيرة من خام الحديد والتيتانيوم عميقة تحت سطح القمر، مما يشير إلى أن بقايا "ثيا" الأخرى شكلت في الواقع قمر الأرض.
ووصف عالم جيوفيزياء الكواكب، أدريان بروكيت من مركز الفضاء الألماني في برلين، النتائج التي توصلت إليها وكالة ناسا بأنها ليست أقل من "ساحرة".
وركزت الورقة البحثية الجديدة لفريقه، والتي نُشرت في شهر إبريل في مجلة "نتيشر جيوساينس"، 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"، وفقًا لصحيفة "ديلي ميل".
وتحت قشرة القمر، في المنطقة الواقعة بين القشرة واللب المعروفة باسم الوشاح، اكتشفت المركبة الفضائية، منطقتين كثيفتين تتطابقان مع رواسب التيتانيوم والحديد "الإلمنيت" التي يمكن أن توجد إذا كانت نظرية تأثير ثيا صحيحة.
وبعد 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.
المواد الغنية بالتيتانيوم في أعماق القمر
وقال المؤلف المشارك لبروكيه، جيف أندروز هانا، عالم الجيوفيزياء في مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا: "لقد قلب قمرنا نفسه حرفيًا من الداخل إلى الخارج".وقدمت 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".
وأضاف: "إننا نرى نفس النمط بالضبط عندما ننظر إلى الاختلافات الدقيقة في مجال جاذبية القمر، مما يكشف عن شبكة من المواد الكثيفة الكامنة تحت القشرة".
وبالعودة 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.
ويقع أحدهما تحت الصفيحة التكتونية الإفريقية والآخر تحت الصفيحة التكتونية للمحيط الهادئ، كما تم قياسه بواسطة معدات زلزالية مماثلة لتلك المستخدمة للكشف عن الزلازل.
وتأكد وجودها عندما وجد الجيولوجيون أن الموجات الزلزالية تباطأت بشكل كبير على عمق 2900 كيلومتر في المنطقتين، والتي تختلف عن أجزاء أخرى من الأرض.
ويعتقد العلماء أن المادة الموجودة في هذه الـ LLVPs أكثر كثافة بنسبة تتراوح بين 2 و 3.5 بالماة من الوشاح المحيط بالأرض.
تطور الجسيمات
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 هونج بينجغ دينج، 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 بالمئة 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 دينج ويوان دراستهم في مجلة "نيتشر" في أواخر العام الماضي.
قال 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 لدعم نظرية تصادم ثيا بشكل أفضل.
وقال الباحث: "إن المهام المستقبلية، مثل شبكة الزلازل، ستسمح بإجراء تحقيق أفضل في هندسة هذه الهياكل".