مراحل تشكل القمر

منذ حوالي 4.5 مليار سنة، اصطدم كوكب صغير بالأرض، ما أدى إلى قذف الصخور المنصهرة إلى الفضاء فتجمع الحطام ببطء ثم برد وتصلب، ليتشكل قمرنا.
هذا السيناريو لكيفية ظهور قمر الأرض هو السيناريو المتفق عليه إلى حد كبير من قبل معظم العلماء.
لكن التفاصيل المتعلقة بكيفية حدوث ذلك بالضبط هي “أشبه برواية مغامرة”، وفقاً للباحثين في مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا الذين نشروا بحثاً في مجلة  Nature Geoscience .
تقدم هذه النتائج رؤى مهمة حول تطور باطن القمر، وربما الكواكب مثل الأرض أو المريخ.
معظم ما يُعرف عن أصل القمر يأتي من تحليلات العينات الصخرية، التي جمعها رواد فضاء أبولو منذ أكثر من 50 عاماً، بالإضافة إلى النماذج النظرية.
وأظهرت عينات صخور الحمم البازلتية التي تم إحضارها من القمر تركيزات عالية بشكل مدهش من التيتانيوم.
كما وجدت عمليات رصد الأقمار الصناعية اللاحقة أن هذه الصخور البركانية الغنية بالتيتانيوم تقع في المقام الأول على الجانب القريب من القمر، ولكن كيف ولماذا وصلت إلى هناك ظلت لغزاً حتى الآن.
ولأن القمر تشكل بسرعة فمن المحتمل أنه كان مغطى بمحيط من الصهارة، ومع تبريد الصخور المنصهرة وتصلبها تدريجياً شكلت عباءة القمر والقشرة اللامعة التي نراها عندما ننظر إلى القمر المكتمل ليلاً.
وتشير النماذج إلى أن الثمالة الأخيرة من محيط الصهارة تبلورت إلى معادن كثيفة بما في ذلك الإلمنيت، وهو معدن يحتوي على التيتانيوم والحديد.
وقال ويجانغ ليانغ، الذي قاد البحث كجزء من رسالة الدكتوراه في LPL: “نظراً لأن هذه المعادن الثقيلة أكثر كثافة من الغطاء الموجود تحتها، فإنها تخلق عدم استقرار في الجاذبية، ومن المتوقع أن تغوص هذه الطبقة بشكل أعمق في باطن القمر”.
بطريقة ما، في آلاف السنين التي تلت ذلك، غرقت تلك المادة الكثيفة في الداخل، واختلطت مع الغطاء، وذابت وعادت إلى السطح مع تدفقات الحمم البركانية الغنية بالتيتانيوم التي نراها على السطح اليوم.
قال المؤلف والأستاذ المشارك في LPL جيف أندروز هانا: “لقد قلب قمرنا نفسه رأساً على عقب”.
“لكن 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 “.
وفي دراسة سابقة، بقيادة نان تشانغ من جامعة بكين، وهو أيضاً مؤلف مشارك في أحدث ورقة بحثية، توقعت النماذج أن الطبقة الكثيفة من المواد الغنية بالتيتانيوم الموجودة أسفل القشرة هاجرت أولاً إلى الجانب القريب من القمر  ربما يكون سببه اصطدام عملاق على الجانب البعيد، ثم غرق في الداخل في شبكة من الألواح الشبيهة بالصفائح، تتدفق إلى داخل القمر مثل الشلالات تقريباً.
لكن عندما غرقت تلك المادة، تركت وراءها بقايا صغيرة في نمط هندسي من أجسام خطية متقاطعة من مادة كثيفة غنية بالتيتانيوم تحت القشرة.
وقال ليانغ: “تظهر تحليلاتنا أن النماذج والبيانات تحكي قصة متسقة بشكل ملحوظ”.
وقال بروكيه، الذي عمل مع ليانغ لإظهار أن الشذوذات في مجال جاذبية القمر تتطابق مع ما يمكن توقعه لمناطق الجاذبية: “إن تحليل هذه الاختلافات في مجال جاذبية القمر سمح لنا بإلقاء نظرة خاطفة تحت سطح القمر ورؤية ما يكمن تحته”.
مادة كثيفة غنية بالتيتانيوم تنبأت بها نماذج المحاكاة الحاسوبية للانقلاب القمري.
قال أندروز هانا: “إن القمر غير متوازن بشكل أساسي من جميع النواحي”، موضحاً أن الجانب القريب المواجه للأرض، وخاصة المنطقة المظلمة المعروفة باسم منطقة أوقيانوس بروسيلاروم  Oceanus Procellarum، أقل ارتفاعاً، وله قشرة أرق، ومغطى إلى حد كبير بالثلوج.
تتدفق الحمم البركانية، وتحتوي على تركيزات عالية من العناصر النادرة مثل التيتانيوم والثوريوم، ويختلف الجانب البعيد في كل من هذه النواحي.
وقال أندروز هانا: “لأول مرة لدينا دليل مادي يوضح لنا ما كان يحدث في باطن القمر خلال هذه المرحلة الحرجة من تطوره، وهذا أمر مثير حقاً”. “اتضح أن أقدم تاريخ للقمر مكتوب تحت السطح، وقد تطلب الأمر المزيج الصحيح من النماذج والبيانات لكشف النقاب عن هذه القصة.”
وقال بروكيه: “إن بقايا التطور المبكر للقمر موجودة تحت القشرة اليوم، وهو أمر مذهل، وإن المهام المستقبلية، مثل شبكة الزلازل، ستسمح بإجراء تحقيق أفضل في هندسة هذه الهياكل.”
وأضاف ليانغ: “عندما يهبط رواد فضاء أرتميس في النهاية على سطح القمر لبدء حقبة جديدة من الاستكشاف البشري، سيكون لدينا فهم مختلف تماماً لجارتنا عما كان عليه الحال عندما وطأت أقدام رواد فضاء أبولو عليه لأول مرة”.