وفقًا لأكثر النظريات قبولًا على نطاق واسع ، تشكل القمر قبل 4.5 مليار سنة تقريبًا عندما اصطدم جسم بحجم المريخ يدعى ثيا بالأرض (ويعرف أيضًا بفرضية تأثير العملاق). ألقى هذا التأثير كميات كبيرة من الحطام التي اندمجت تدريجياً لتشكل القمر الصناعي الطبيعي الوحيد للأرض. أحد الأدلة الأكثر إقناعًا لهذه النظرية هو حقيقة أن الأرض والقمر متشابهان بشكل ملحوظ من حيث التكوين.
ومع ذلك ، فقد أظهرت الدراسات السابقة التي تتضمن محاكاة الكمبيوتر أنه إذا تم إنشاء القمر من خلال تأثير عملاق ، فيجب أن يحتفظ بمزيد من المواد من المصادم نفسه. ولكن وفقًا لدراسة جديدة أجراها فريق من جامعة نيو مكسيكو ، من الممكن ألا تكون الأرض والقمر متشابهين كما كان يعتقد سابقًا.
الدراسة التي تصف نتائجها ، بعنوان "تراكيب نظائر الأكسجين المتميزة للأرض والقمر" ، ظهرت مؤخرًا في المجلة علوم الطبيعة. أجرى الدراسة كل من Erick J. Cano و Zachary D. Sharp من قسم الأرض وعلوم الكواكب في الأمم المتحدة ، و Charles K. Shearer من معهد الأمم المتحدة للأرصاد الجوية.
النظرية القائلة بأن الأرض والقمر كانا ذات يوم جسد واحد موجود منذ القرن التاسع عشر. ولكن لم يتم حتى إعادة عينات الصخور من قبل رواد فضاء أبولو حيث كان لدى العلماء أدلة قاطعة على أن الأرض والقمر تشكلوا معًا. أظهرت هذه العينات أنه مثل الأرض ، يتكون القمر من معادن سيليكات ومعادن متباينة بين قلب معدني وغطاء سيليكات وقشرة.
في حين أن القمر يحتوي على حديد أقل وأقل في طريق العناصر الأخف ، فإن فرضية تأثير العملاق تشرح ذلك جيدًا. كان الحديد ، وهو عنصر ثقيل بشكل خاص ، سيحتفظ به الأرض بينما تسببت الحرارة والقوة المتفجرة للتأثير في غليان العناصر الأخف وطردها في الفضاء. ثم تبرد بقية المواد من الأرض وثيا ثم تختلط لتشكل الأرض والقمر كما نعرفها اليوم.
تشرح هذه النظرية أيضًا السرعة والطبيعة التي يدور بها القمر حول الأرض. على وجه الخصوص ، كيف يتم تأمينه بشكل مؤقت مع كوكبنا. ومع ذلك ، فقد أظهرت الدراسات السابقة التي تتضمن محاكاة الكمبيوتر أنه في هذا السيناريو ، يجب أن يتكون 80٪ تقريبًا من القمر من مادة نشأت من ثيا.
هذا يمثل مأزق خطير لعلماء الفلك والجيولوجيين ، وقد تم تقديم العديد من النظريات لتفسير ذلك. في أحد السيناريوهات ، كانت ثيا متشابهة في التكوين مع الأرض ، وهو ما يفسر لماذا تبدو الأرض والقمر متشابهان جدًا. في أخرى ، كان خلط المواد دقيقًا جدًا ، لدرجة أن الأرض والقمر يحتفظان بعناصر ثيا.
لسوء الحظ ، فإن هذه التفسيرات إما تتعارض مع ما نعرفه عن النظام الشمسي أو تقدم مشاكل نظرية خاصة بهم. لتسليط الضوء على هذا ، اعتبر كانو وزملاؤه تناقضًا رئيسيًا مع فرضية التأثير العملاق. بشكل أساسي ، عندما فحص العلماء عينات صخور القمر أبولو ، لاحظوا أن قيم نظائر الأكسجين كانت متطابقة تقريبًا مع تلك الموجودة في الصخور هنا على الأرض.
إذا كانت فرضية تأثير العملاق صحيحة ، فإن السلائف إلى الأرض والقمر إما لها قيم متطابقة لتبدأ بها ، أو حدث تجانس واسع النطاق بعد حدث التأثير. ولمعالجة ذلك ، أجرى كانو وزملاؤه تحليل نظائر الأكسجين عالي الدقة لمجموعة من الصخور القمرية المختلفة. ما وجدوه هو أن الصخور القمرية أظهرت تركيزات أعلى من نظائر الأكسجين الأخف من الأرض.
بالإضافة إلى ذلك ، تزيد الاختلافات المسبار الأعمق من القشرة إلى الوشاح. يعزون ذلك إلى حقيقة أن القشرة هي المكان الذي تختلط فيه الحطام من الأرض و Theia ، في حين أن الداخل هو المكان الذي تكون فيه المواد من Theia أكثر تركيزًا. كما يلخصون في دراستهم:
"ترتبط قيم نظائر الأكسجين لعينات القمر بالليثولوجيا ، ونقترح أنه يمكن تفسير الاختلافات من خلال المزج بين بخار الضوء النظائري ، الناتج عن الصدمة ، والجزء الخارجي من محيط الصهارة القمرية المبكرة. تشير بياناتنا إلى أن العينات المستمدة من الوشاح القمري العميق ، والتي تكون ثقيلة النظائر مقارنة بالأرض ، تحتوي على تركيبات نظيرية تمثل أكثر تأثير الصادم القمري الأولي "ثيا".
باختصار ، تظهر نتائج البحث التي أجراها الفريق أن الأرض وثييا لم تكن متشابهة في التكوين ، مما يوفر أول دليل نهائي على أن ثيا تشكلت على الأرجح بعيدًا عن الشمس أكثر من الأرض. وبالمثل ، يظهر عملهم أن تركيبات نظائر الأكسجين المتميزة في ثيا والأرض لم يتم تجانسها بالكامل من خلال تأثير تشكيل القمر.
تستدعي هذه الدراسة التفكير في البحث الذي أجراه مؤخرًا فريق من جامعة ييل ومعهد طوكيو للتكنولوجيا. وفقًا لعملهم ، كانت الأرض لا تزال كرة ساخنة من الصهارة عندما وقع تأثير تشكيل القمر. هذا ما كان سيسمح بفقدان المواد من ثيا إلى الفضاء بينما تتحد المواد من الأرض بسرعة لتشكيل القمر.
سواء تم فقدان مادة من Theia إلى الفضاء أو الاحتفاظ بها كجزء من الجزء الداخلي للقمر ، فإن هذا السؤال سيكون قادرًا على العلماء فحصه بشكل كامل بفضل العديد من مهام العودة بالعينة التي ستحدث في السنوات القادمة. وتشمل هذه إرسال ناسا لرواد الفضاء إلى سطح القمر (مشروع أرتميس) والعديد من المركبات التي أرسلتها الصين (Changee 5 و Changee 6 البعثات).
هذه وغيرها من الألغاز حول القمر الصناعي الوحيد للأرض لديها فرصة جيدة للرد عليها قريبًا!
