هل اصطدم جسم عملاق بالأرض ليشكل القمر؟

طالما ظل البشر يراقبون سماء الليل، فقد تساءلنا عنها القمر، متأملًا كل شيء بدءًا من مظهره الغريب وحتى تأثيره على الظواهر التي تحدث على الأرض مثل المد والجزر في المحيطات واستقرار المناخ وحتى الإيقاعات الطبيعية للعديد من الكائنات الحية.

من بين أسئلة كثيرة لدينا بخصوص القمر الطبيعي الوحيد للأرض، يبقى واحد بارزًا: ما هي أصول القمر، وكم استغرق دورانه حول الأرض؟

اليوم، النظرية الرائدة بين علماء الفلك هي أنه في أعماق ماضي كوكبنا – ربما خلال أول 100 مليون سنة تقريبًا من تاريخ النظام الشمسي – اصطدمت الأرض بجسم بحجم الكوكب، مما أدى إلى نشوء القمر خلال فترة ربما كانت قصيرة مثل بضع ساعات فقط. يتضمن هذا الحدث المقترح، المعروف باسم فرضية التأثير العملاق، كوكبًا أوليًا افتراضيًا بحجم المريخ يطلق عليه علماء الفلك ثيا. المواد التي تم قذفها إلى المدار بسبب الاصطدام القوي المعني قد تراكمت بعد ذلك لتشكل القمر الذي نلاحظه اليوم.

يعود تطور هذا الحل المذهل لواحد من أكثر ألغاز القمر ديمومة إلى عام 1946، عندما اكتشف الجيولوجي ريجنالد ألدوورث دالي كان من بين أول من اقترح أن حدث الاصطدام قد يفسر تكوين القمر.

قبل دالي، كان العلماء يميلون نحو النظريات التي تتعلق بالدوران السريع للأرض منذ مليارات السنين، حيث كان من الممكن أن يستمر كل يوم في وقت واحد أقل من 2 أو 3 ساعات. وبعد عقود في السبعينيات، اكتشف الباحثان ويليام هارتمان ودونالد ديفيس طوروا نماذجهم الخاصة تنطوي على اصطدام أجسام كبيرة خلفتها عملية تكوين الكواكب، والتي يمكن أن تصطدم بالكواكب الأصغر سنًا.

قد ترغب

بناءً على مثل هذه الأفكار، ذهب باحثون آخرون إلى اقتراح سيناريوهات مماثلة بين الأرض المبكرة وجسم بحجم المريخ. وفي أوائل العقد التالي، احتل هذا المفهوم مكانته في نهاية المطاف باعتباره العملية الرائدة لتشكل القمر خلال مؤتمر تاريخي عُقد في كونا بهاواي عام 1984.

يمكن أن تعزى شعبية فرضية التأثير العملاق إلى خطوط الأدلة المتعددة التي تدعم سيناريو التأثير. على سبيل المثال، أدرك الباحثون منذ فترة طويلة نسب النظائر المستقرة المماثلة بين كليهما صخور القمر وأولئك من الأرض، مما يشير بقوة إلى وجود صلة بين أصولهم.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا تفسير الزخم الزاوي (أو الدوران) المرتفع بشكل غير عادي لنظام الأرض والقمر، عند مقارنته بملاحظات الكواكب الصخرية الأخرى، على أنه أحد تأثيرات الاصطدام الهائل.

ويمكن العثور على أدلة أخرى في تكوين القمر، الذي يكشف عن نواة حديدية صغيرة نسبيا وكثافة أقل. يعد هذا أمرًا مهمًا لعلماء الفلك، نظرًا لأن الاصطدام العملاق الافتراضي كان سيؤدي إلى اندماج النواة المعدنية لكوكب ثيا الأولي مع باطن الأرض الفتية – وفي الوقت نفسه، كان من الممكن أن يتم إزاحة الوشاح الخفيف ومواد القشرة من كلا العالمين وانفجارها في المدار، مما ساعد في النهاية على تكوين القمر.

هناك دليل مهم آخر يتضمن الاستنفاد النسبي للمواد المتطايرة (مادة كيميائية تتحول بسهولة إلى غاز أو بخار في درجات حرارة الغرفة) في المواد القمرية، مما يشير مرة أخرى إلى أنها ربما فُقدت خلال حدث نشط للغاية، وهي فكرة مدعومة أيضًا بأدلة على أن القمر المبكر كان يمتلك في السابق محيطًا كبيرًا من الصهارة.

ماذا تقرأ بعد ذلك

ومع ذلك، لا تزال هناك العديد من الأسئلة المهمة، بما في ذلك الظروف الدقيقة التي أدت إلى الاصطدام، وكيف تكونت المواد الكوكبية الناتجة تطورت إلى القمر كما يبدو اليوم.

حديثاً، دراسة جديدة وضع أدين دينتون من معهد أبحاث الجنوب الغربي وزملاؤه في مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا فكرة جديدة عن فرضية ثيا، مما يشير إلى أن التأثير القديم المشتبه به ربما تأثر بشكل كبير بالحرارة والقوة البدنية للجرمين المتصادمين.

تتحدى النتائج التي توصل إليها الفريق بعض وجهات النظر السائدة منذ فترة طويلة حول فرضية التأثير العملاق، بينما تقدم دعمًا جديدًا للآخرين. على سبيل المثال، كشفت عمليات المحاكاة التي أجراها الفريق أنه في حين أن بعض التأثيرات تؤدي إلى إنشاء قرص من الحطام الذي يتجمع لاحقًا لتكوين القمر، في ظل ظروف أخرى، تدعم عمليات المحاكاة فكرة أن القمر يمكن أن يكون قد تشكل في فترة زمنية قصيرة بشكل ملحوظ – ربما خلال حوالي خمس ساعات.

ومع ذلك، فإن إحدى القضايا الأساسية المتعلقة بتحديد الظروف الدقيقة لفرضية الاصطدام العملاق تتضمن الجدل الدائر حول عمر القمر.

وقال الدكتور إريك أسفوغ، أستاذ علوم الكواكب في مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا وأحد المؤلفين المشاركين في الدراسة الجديدة: “هناك جدل كبير بشأن عمر القمر”.

وفي رسالة بالبريد الإلكتروني إلى Space ، أوضح Asphaug بعض المشكلات الناشئة عن ذلك، نظرًا لأن التقديرات الحالية تحدد توقيت تكوين القمر في أي مكان من حوالي 40 إلى 120 مليون سنة بعد تكوين النظام الشمسي. وهنا يكمن جزء من المشكلة، وفقًا لأسفوغ، الذي يقول إن هذا التوقيت يمكن أن يكون له آثار كبيرة على نماذج تأثير ثيا.

لو كان الاصطدام مبكرًا، يقول أسفوغ إن هذا كان سيتضمن ثيا أكثر سخونة بسبب الدرجة الأكبر من التسخين الإشعاعي؛ على النقيض من ذلك، فإن التأثير اللاحق كان سيعني ثيا أكثر برودة وأقوى.

وقال أسفوغ للفضاء: “لا أعتقد أننا نعرف ما يكفي حتى الآن لنقول إن القمر (وبالتبعية الأرض) تشكل بهذه الطريقة أو تلك”.. “لكن معرفة كيفية تأثير درجة الحرارة على النتيجة يفتح بعدًا جديدًا لعرض المشكلة، وهذا مفيد دائمًا لأنه يغير إطارنا المرجعي، مثل الخروج من السيارة للتجول.”