هل تشكل القمر في ساعات بعد اصطدام الأرض الفتية

هل تشكّل القمر في نحو خمس ساعات فقط بعد اصطدام عنيف بالأرض الفتية؟ تقول دراسة جديدة إن ذلك ممكن في بعض الظروف، لكنها تضيف تحفّظاً مهماً: لا يزال العلماء يختلفون على عمر القمر نفسه، ولذلك يبقى توقيت تكوّنه وظروفه مسألة مفتوحة. وفي الخلاف على العمر ما يتجاوز القمر إلى سؤال أوسع عن كيفية نشأة الأرض وتشكّل المجموعة الشمسية في مراحلها الأولى.

أجرى الدراسة فريق بقيادة Adeene Denton من معهد ساوث ويست للأبحاث (Southwest Research Institute)، وشارك فيها زملاء من مختبر القمر والكواكب في جامعة أريزونا. ونقل موقع Space آراء الباحثين حولها.

ما الذي تغيّره الحرارة في قصة الاصطدام؟

تقوم النظرية الأرجح لدى الفلكيين على أن اصطداماً وقع خلال نحو أول 100 مليون سنة من تاريخ المجموعة الشمسية. وبحسب فرضية «الاصطدام العملاق»، ارتطم جرم أولي بحجم المريخ يُدعى ثيا (Theia) بالأرض الفتية، فانطلق حطام دخل المدار وتجمّع تدريجياً فكوّن القمر، وربما خلال ساعات قليلة من الاصطدام.

لكن الدراسة تسأل عمّا كان يُعدّ مسلَّماً به. تقول Denton: «في السابق، افترض العلماء عموماً أن نتيجة الاصطدام ستكون واحدة بغضّ النظر عن وقت حدوثه». وتضيف: «أما الآن فنعلم أن تأثير الحرارة في خصائص المواد، وهو ما يحدّده عمر الأرض الأولية وثيا و/أو برودتهما، يغيّر الأمور بصورة جوهرية».

Loading image...

وتقدّر الأبحاث الحالية أن القمر تشكّل بين 40 و 120 مليون سنة بعد نشأة المجموعة الشمسية، وهو نطاق واسع له تبعات فيزيائية. فلو وقع الاصطدام مبكراً لكانت ثيا أسخن بسبب ارتفاع التسخين الإشعاعي في داخلها، أما لو وقع متأخراً لكانت أبرد وأشدّ صلابة. وتفحص الدراسة أثر الحرارة والصلابة الفيزيائية في مآلات الاصطدام.

وبحسب عمليات المحاكاة التي أجراها الفريق، تنتج بعض الاصطدامات أقراصاً من الحطام تلتحم لاحقاً لتكوّن قمراً، بينما أدت ظروف أخرى مُحاكاة إلى تكوّن القمر في نحو خمس ساعات. ويرى الباحثون أن ظروف الاصطدام وكيفية تطوّر المادة بعده لا يزالان من الأسئلة غير المحسومة. وربط الفريق نتائج المحاكاة ببيانات الجيوكيمياء القمرية ونماذج تشكّل المجموعة الشمسية المبكرة.

أي توقيت يُرجَّح؟

حين يُسأل الباحثون عن العمر الأرجح، لا تأتي الإجابة حاسمة. تقول Denton: «الأمر يعتمد على سيناريوهات تكوّن المجموعة الشمسية التي تفضّلها». وهي تميل شخصياً إلى تكوّن مبكر: «أنا مؤيدة عموماً لتكوّن مبكر للقمر، يتسق مع مرحلة سريعة لبناء الكواكب في مجموعتنا الشمسية، لكن لا يمكننا إهمال احتمال أن القمر تشكّل متأخراً».

Loading image...

أما Erik Asphaug، أستاذ علوم الكواكب والمشارك في الدراسة، فيعترف بحجم الخلاف: «هناك جدل كبير حول عمر القمر». ويضيف: «لا أظن أننا نعرف بعدُ ما يكفي لنقول إن القمر (وبالتالي الأرض) تشكّل بهذه الطريقة أو تلك». ثم يستدرك: «لكن معرفة كيف تؤثر الحرارة في النتيجة تفتح بُعداً جديداً لرؤية المسألة، وهذا مفيد دائماً لأنه يغيّر إطارنا المرجعي، كمن يغادر السيارة ليتجوّل سيراً على قدميه».

ويحدد Asphaug ثلاثة مقاييس يمكن الاستناد إليها: التحلل النظائري، وصلابة المواد المرتبطة بدرجة الحرارة، والسجلات الجيولوجية لارتطامات الحطام.

كيف وصلنا إلى فرضية الاصطدام؟

لم تكن الفكرة حاضرة منذ البداية. قبل عام 1946 كانت النظريات المفضّلة تستند إلى دوران الأرض السريع قبل مليارات السنين، وربما كان يومها حينذاك لا يتجاوز ساعتين أو 3 ساعات. وفي ذلك العام اقترح الجيولوجي Reginald Aldworth Daly أن اصطداماً قد يفسّر نشأة القمر، وهو من أوائل من طرحوا هذا التفسير (عرض لإسهامات Daly).

وفي السبعينيات طوّر William Hartmann و Donald Davis نماذج تصادم تتضمن أجساماً كبيرة متبقية من تشكّل الكواكب تضرب كواكب أحدث (عن نماذج Hartmann و Davis). وفي مطلع العقد التالي اقترح باحثون اصطدامات بين الأرض الفتية وجرم بحجم المريخ. وفي عام 1984 جعل مؤتمر عُقد في كونا بولاية هاواي سيناريوهات الاصطدام التفسير الأبرز لتشكّل القمر.

Loading image...

ما الأدلة التي تدعم الاصطدام؟

يستند الترجيح إلى عدة قرائن:

• النظائر: صخور القمر والأرض متقاربة في نسب النظائر المستقرة، وهو ما يشير إلى أصل مشترك.
• الزخم الزاوي: هو ما تصفه المصادر بالدوران، وهو في منظومة الأرض والقمر مرتفع على نحو غير معتاد مقارنة بالكواكب الصخرية الأخرى.
• اللبّ والكثافة: للقمر لبّ حديدي صغير نسبياً وكثافة أدنى، ويفسّر النموذج ذلك بأن لبّ ثيا المعدني اندمج مع باطن الأرض الفتية، بينما قُذفت إلى المدار مواد أخف من الوشاح والقشرة من الجرمين.
• المواد المتطايرة: المادة القمرية فقيرة نسبياً بها، وهي مواد كيميائية تتحوّل بسهولة إلى غاز أو بخار في درجة حرارة الغرفة.
• محيط الصهارة: تشير الأدلة إلى أن القمر في بداياته كان يحتضن محيطاً هائلاً من الصهارة.

لماذا يهمّ التوقيت؟

القمر ليس مجرد رفيق وحيد للأرض. فهو يثير أسئلة حول أصله وتأثيره في كوكبنا، من المدّ والجزر إلى استقرار المناخ، ويؤثر في الإيقاعات الطبيعية لكثير من الكائنات. وتصف المصادر تكوّنه بأنه حدث في الفضاء وفي الزمن معاً، وهذه الدراسة تذكّر بأن الشقّ الزمني لم يُحسم.

ويرى Denton و Asphaug أن نتائجهما تدفع قُدماً العمل على أسئلة الاصطدام العملاق (الدراسة الجديدة). ويبدي Asphaug تفاؤلاً بما هو قادم: «للعلم طريقة في التجوال طويلاً إلى أن يتبلور كل شيء أخيراً». ويتابع: «أعتقد أن ذلك سيحدث، بفضل هذا العمل جزئياً، خلال العقد القادم».