الاكتشاف: القمر قد يكون أقدم مما كنا نعتقد
يمكن رؤية البدر فوق الجبال الجليدية في خليج ديسكو، جرينلاند. اكتشف العلماء الذين يدرسون العينات القمرية التي تم جلبها كجزء من برنامج أبولو أن القشرة القمرية تشكلت قبل 40 مليون سنة على الأقل مما اقترحته التقديرات السابقة.
سيكون القمر في الواقع أقدم بعدة ملايين من السنين مما اقترحته التقديرات السابقة.
لقد مر نصف قرن منذ أن وطأت أقدام البشر سطح القمر لأول مرة ، ولا تزال العينات التي أحضروها من رحلاتهم تكشف عن معلومات مهمة حتى اليوم. في الواقع، بعد الحفاظ عليها لعدة عقود في انتظار تطوير أدوات علمية أكثر تطورًا تسمح بدراستها بشكل أكثر فعالية، تمكنت بعض الصخور التي تم جمعها في عام 1972 من الكشف عن أن القمر في الواقع أقدم بعدة ملايين من السنين. سنوات عما اقترحته التقديرات السابقة.
ومن خلال تحليل القرائن الذرية المحبوسة في بلورة الزركون، وهي واحدة من أقدم المعادن التي يرجع تاريخها إلى وقت تكوين القمر، تمكن العلماء من تحديد أن عمر الأخير يبلغ 4.46 مليار سنة على الأقل. هذا العمر، الذي تم الكشف عنه هذا الأسبوع في مقال نشر في مجلة Geochemical Perspectives Letters ، يقدم التقديرات المقترحة سابقًا بمقدار 40 مليون سنة ، وبالتالي يجعل ولادة قمرنا الصناعي أقرب بكثير إلى ولادة النظام الشمسي ، المقدرة بـ 4.57 مليار سنة. .
يمكن أن يساعد تحديد عمر القمر العلماء على تتبع تسلسل الأحداث التي وقعت في أيامه الأولى. تقول المؤلفة الأولى جينيكا جرير، عالمة الكيمياء الكونية بجامعة جلاسكو، والتي عملت في المشروع عندما كانت طالبة في جامعة شيكاغو: "التوقيت هو كل شيء". "لقد كان نظامنا الشمسي موجودًا منذ بعض الوقت، ولكن حدثت العديد من العمليات الديناميكية للغاية خلال ملايين السنين القليلة الأولى. »
تم جمع بلورة الزركون المستخدمة لتحديد عمر القمر في عينة خلال مهمة أبولو 17 في ديسمبر 1972. يظهر هنا رائد الفضاء والجيولوجي هاريسون شميت مغطى بالغبار القمري أثناء المهمة.
في الأيام الأولى للنظام الشمسي، لم يكن للأرض قمر، وبالتالي كانت تدور حول الشمس وحدها. ومع ذلك، كانت أيامها الأولى بعيدة كل البعد عن السلام: وفقًا للعلماء، في بداية تاريخ كوكبنا، كان من الممكن أن يضرب جسم بحجم المريخ الأرض الأولية ، مما يتسبب في اضطراب كامل في العالمين.
أدت الحرارة الشديدة الناتجة عن الاصطدام إلى تسييل الجسمين، مما أدى إلى اندماجهما في جسم سماوي واحد. ومن هذه الكتلة الجديدة، تحررت كرة صغيرة من الصخور المنصهرة التي وضعت نفسها في مدار مستقر حول الأرض، وبردت في النهاية، وأصبحت قمرنا.
صورة بالمجهر الإلكتروني الماسح لحبوب الزركون القمرية.
بمجرد ترسيخه، اتخذ الهيكل الداخلي للقمر شكل جسم متمايز يتكون من طبقات من الوشاح والقشرة. أدت الصخور المنصهرة إلى تبلور معادن جديدة، بما في ذلك الزركون، الذي كان من آخر المعادن التي تشكلت. هذه البلورات هي الشهود الماديون على المراحل الأخيرة من تصلب القمر، وبالتالي تمثل بداية تاريخ القمر الطبيعي الذي نعرفه اليوم.
عدد الذرات
بسبب متانته، يعتبر الزركون المعدن المفضل لدى العلماء؛ من حيث الحجم الميكرومتري، يمكن لبلوراته أن تقاوم مليارات السنين من التغيير وتحافظ على الأسرار الجيوكيميائية التي نشأت فيها. بالإضافة إلى ذلك، تلتقط بلورات الزركون نظائر اليورانيوم الموجودة في البيئة عند تكوينها، وهي ظاهرة يمكن للخبراء استخدامها لصالحهم لتحديد المدة التي مضت منذ حدوث عملية التبلور.
نظرًا لأن نظائر اليورانيوم تتحلل إلى رصاص بمعدل يمكن التنبؤ به، يمكن للباحثين حساب المدة التي انقضت منذ تحول الزركون من الحالة السائلة إلى حالته الصلبة الحالية عن طريق حساب عدد ذرات الرصاص التي تكونت وكذلك عدد ذرات اليورانيوم المتبقية.
وقام مؤلفو الدراسة بتحليل الزركون الموجود في عينة من الصخور القمرية المأخوذة خلال مهمة أبولو 17 عام 1972، وقاموا بإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد للذرات التي تحتوي عليها. وبعد إحصاء نظائر الرصاص، خلص العلماء إلى أن عمر الزركون يبلغ 4.46 مليار سنة، مما يجعله أقدم عمر مقدر لتكوين القشرة القمرية حتى الآن.
تم تحديد هذا العمر بالفعل في عام 2021 من قبل متعاوني جرير، بقيادة بيدونج تشانغ وأودري بوفييه ، وهو العمل الذي قوبل ببعض الشكوك. وفقًا لمنتقدي ذلك الوقت، تميل ذرات الرصاص إلى الهجرة في الصخور، ونتيجة لذلك، تشكل جيوبًا يمكن أن تكون فيها تركيزات الرصاص مرتفعة إلى حد ما. ومع أخذ ذلك في الاعتبار، سيكون من الممكن، اعتمادًا على العينة التي تم تحليلها، تحليل قطع من الصخور التي قد يتم توزيع الرصاص فيها بشكل غير متساوٍ، وبالتالي حساب عمر الزركون بشكل غير صحيح.
كيف ولد قمرنا؟
ولتهدئة هذه المخاوف، اتصلت بوفييه بفريق جرير وطلبت منهم إحصاء الذرات مرة أخرى، وهذه المرة باستخدام مسبار أيوني قادر على أخذ عينات من الصخور بدقة مكانية أعلى بكثير من تلك التي استخدمتها في دراستها الخاصة. وكان من المفترض أن تسمح هذه المعدات الأكثر دقة للفريق بتحديد ما إذا كانت مناطق معينة على المستوى النانوي من العينات تحتوي على كميات غير متساوية من ذرات الرصاص. لم يجد العلماء أي فرق.
"كان كل شيء متجانسًا في هذا الزركون. يكشف فيليب هيك، مؤلف الدراسة وعالم الكيمياء الكونية في المتحف الميداني وجامعة شيكاغو: "لم يكن لدينا ما يدعو للقلق بشأن ذلك". وأكدت النتيجة أن العمر الذي تم قياسه سابقًا وهو 4.46 مليار سنة كان دقيقًا بالفعل.
تقول ميلاني باربوني، عالمة الكيمياء الجيولوجية بجامعة ولاية أريزونا، والتي لم تشارك في البحث الجديد: "إنها دراسة جيدة جدًا". من جانبه، درس باربوني نظائر أخرى في الزركون القمري، والتي مكنت بالفعل من اكتشاف أن الطبقات المتميزة التي تشكل الجزء الداخلي للقمر قد تشكلت قبل 4.51 مليار سنة قبل المراحل النهائية لتكوين القشرة القمرية الموصوفة في الكتاب. دراسة جديدة.
ووفقا لعالمة الجيوكيمياء، فإن هذا البحث الجديد متوافق مع استنتاجاتها الخاصة. وتضيف: "تشير العديد من الأبحاث إلى أن القمر تشكل في وقت لاحق بكثير، قبل 4.3 مليار سنة، على سبيل المثال". "من الواضح أنه في ضوء هذه البيانات، فإن هذا غير ممكن. »
المصائر المرتبطة بالأرض والقمر
إن تحديد وقت تجمد القمر الصناعي الخاص بنا يمنح الباحثين المستقبليين نقطة مرجعية لنموذج تطوره. يقول جرير: "يساعدنا الجدول الزمني على وضع كل شيء في سياقه". "يمكننا بعد ذلك البدء في فهم العمليات التي تحدث. » تحديد الأحداث التي وقعت خلال سنوات تكوين القمر وجدولها الزمني يمكن أن يساعد في تفسير مظهره الحالي.
ومع ذلك، فإن الاهتمام الحقيقي بدراسة القمر يرتبط أكثر بما يمكن أن يعلمنا إياه ليس عن نفسه، بل عن كوكبنا. نظرًا لأصلهما المشترك، فإن مصائر الأرض والقمر مرتبطة في الواقع؛ ومع ذلك، فإن الأرض، النشطة جيولوجيًا، تميل إلى دفن وتدمير أدلة الأحداث الماضية مع مرور الوقت، مما يجعل من الصعب دراسة تاريخها. والقمر من جانبه أكثر شفافية: فبفضل غياب النشاط التكتوني، يتم الحفاظ على الآثار الجيولوجية التي تزين سطحه بشكل أفضل، ولفترة أطول.
يمكن للعلماء فحص الأدلة التي تم جمعها على القمر لاستنتاج ما قد حدث على الأرض في نفس الوقت تقريبًا. على سبيل المثال، أثناء الاصطدام الذي خلق القمر، أصبحت الأرض غير صالحة للسكن (لم يكن من الممكن أن ينجو أي شيء من مثل هذا الحدث الكارثي)، ومن المحتمل أن كل مياهها غليت وتبخرت، كما يوضح ريج. إذا كان هذا هو الحال بالفعل، فلا بد أن حدثًا لاحقًا آخر، مثل اصطدامات الكويكبات الجديدة، قد أعاد المياه إلى كوكبنا الأزرق، مما قد يترك أيضًا آثارًا على القمر.
على الرغم من أن الدراسة الجديدة تقدر نهاية تكوين القمر عند 4.46 مليار سنة على أبعد تقدير، فإن العملية برمتها، من اصطدام الكواكب إلى تصلبها النهائي، حدثت على مدى عدة آلاف من السنين . تشكل مستخلصات الزركون آخر بقايا محيط الصهارة القمري، وبالتالي تمثل نهاية الفصل العنيف الأول للقمر وبداية عصره الجديد الأكثر هدوءًا.
لن يتفاجأ هيك وباربوني إذا وجد الباحثون المستقبليون آثارًا لزركون أقدم من شأنه أن يحدد عمرًا أعلى للقمر. يمكن أن تحتوي احتياطيات ناسا القمرية، على سبيل المثال، على بلورة أقدم، على الرغم من أنها نادرة وفقًا لهيك. ومن الممكن أيضًا أن تكون بلورات أخرى في انتظار اكتشافها في مناطق القمر التي لم تطأها أقدامنا بعد.
تم التخطيط لعدة بعثات تهدف إلى تحليل المناطق القمرية الجديدة. وفي عام 2024، ستطلق الصين مهمة روبوتية من المتوقع أن تجلب عينات من الجانب البعيد للقمر ، وتهدف مهمة أرتميس 3 التابعة لناسا إلى هبوط البشر على القطب الجنوبي للقمر في ديسمبر 2025. ويمكن أن تساعد الصخور التي تم جمعها من هذه المواقع الجديدة توضيح تاريخ نشأة القمر.
المصدر:مواقع ألكترونية