الكوكب المفقود ثيا الذي خلق القمر جاء من النظام الشمسي الداخلي

الكوكب المفقود الذي خلق القمر جاء من النظام الشمسي الداخلي

بقلم جاسيك كريوكو حرره سارة لوين فريزر

منذ ما يقرب من أربعة مليارات ونصف المليار سنة، اصطدم كوكب ثيا بالأرض، مما أدى إلى تدمير ثيا، وذوبان أجزاء كبيرة من عباءة الأرض وإخراج قرص ضخم من الحطام الذي شكل القمر فيما بعد. لقد تساءل العلماء منذ فترة طويلة عما صنعت ثيا ومن أين أتت. الآن لديهم دليل على أنها تشكلت بالقرب من المنزل.

تنبأ نموذج الاصطدام العملاق الأصلي لتكوين القمر، والذي تم اقتراحه في السبعينيات، بأن القمر مصنوع في الغالب من مادة ثيا. يشير هذا السيناريو إلى أنه يجب أن تكون هناك اختلافات في التركيب الكيميائي للقمر والأرض، لكن الأبحاث وجدت أن الاثنين متطابقان تقريبًا، وأكثر تشابهًا بكثير مما ينبغي أن يكون عليه جسمان كوكبيان مستقلان. دراسة جديدة نشرت اليوم في علوم، ألقينا نظرة فاحصة على الأشياء الأخرى التي قدمتها لنا ثيا بجانب القمر: الموليبدينوم والحديد الإضافي الذي خلفه الاصطدام.

يقول المؤلف المشارك في الدراسة ثورستن كلاين، مدير معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي في غوتنغن بألمانيا، إن الأرض القديمة كانت تحتوي على هذه العناصر الثقيلة متراكمة في قلبها ولكن ليس في الوشاح الصخري الأقرب إلى السطح، لذا فإن أي حديد موجود الآن في عباءة الأرض جاء على الأرجح من ثيا ويمكن أن يخبرنا عن تكوين ذلك الكوكب.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

وقام كلاين وزملاؤه بتحليل 15 صخرة أرضية وستة عينات قمرية جلبتها بعثات أبولو إلى الأرض. ركزوا أولاً على نظائر الحديد: وهي اختلافات في العنصر بأعداد مختلفة من النيوترونات. تشترك الصخور والكواكب في النظام الشمسي في توزيعات متطابقة تقريبًا لهذه النظائر، ولكن في السنوات القليلة الماضية، اكتشف كلاين وبعض المؤلفين المشاركين في الورقة الجديدة أن بعض الانحرافات الصغيرة جدًا عن نسبة نظائر الحديد القياسية يمكن أن تكشف عن مكان منشأ العينة. يقول كلاين: “إن اكتشاف شذوذات نظائر الحديد هو أمر حديث نسبيًا، وأعتقد أن هذا هو السبب وراء عدم قيام أحد بذلك على القمر حتى الآن”. “هذه التحليلات صعبة والاختلافات صغيرة، لذا فهي ليست تجربة سهلة القيام بها.” قام الفريق بدمج البيانات الخاصة بالحديد مع توزيعات نظائر الموليبدينوم والزركونيوم الموجودة في نفس العينات لعكس هندسة حجم ثيا المحتمل وتكوينه. قارن الباحثون أيضًا القياسات مع تلك العينات المأخوذة من 20 نيزكًا نشأت في النظام الشمسي الداخلي والخارجي لتحديد مكان نشأة ثيا.

تكشف الدراسة الجديدة أن ثيا هو كوكب صخري ذو نواة معدنية تحتوي على الأرجح على ما بين خمسة إلى عشرة بالمائة من كتلة الأرض وتشكلت في النظام الشمسي الداخلي، أقرب إلى الشمس من الأرض. وتتوافق هذه الصورة مع الفرضيات السابقة حول سبب تشابه الجثث، كما يقول كلاين؛ ما لم نعرفه هو مكان تشكله بالضبط.

وفي عام 2020، أثبت كلاين وعلماء آخرون أن الأجرام السماوية التي تشكلت بالقرب من الشمس هي أكثر ثراءً بالعناصر الثقيلة مثل الموليبدينوم. باتباع هذا المبدأ، قدر كلاين والمؤلفون المشاركون في الدراسة الجديدة أن الأرض تحتوي على كمية أكبر قليلاً من الموليبدينوم والزركونيوم مما ينبغي، واعتقدوا أن ثيا جلبت هذه العناصر الثقيلة الإضافية إلى هنا. وقاموا بدمج تلك البيانات مع ما تعلموه عن الحديد.

تقول عالمة الكواكب سارة راسل، قائدة مجموعة المواد الكوكبية في متحف التاريخ الطبيعي بلندن، والتي لم تشارك في الدراسة الجديدة: “يقوم المؤلفون بإجراء قياسات جديدة لنظائر الحديد بمستويات استثنائية من الدقة”. بالنسبة لها، فإن مضامين الدراسة تتجاوز مجرد أصول ثيا، فهي تساعدنا على فهم ما الذي شكل نظام الأرض والقمر في نهاية المطاف إلى مهد الحياة. وتضيف: “هذا العمل الدقيق والنمذجة الثاقبة يساعداننا على فهم أصولنا بشكل أفضل”.

يقول كلاين إن الفريق لم يقم بعد بتشغيل السيناريو المقترح من خلال عمليات محاكاة الاصطدام العملاق، لكنه يتطلع إلى تشغيل تلك المحاكاة، بالإضافة إلى تحليل العينات القمرية للبحث عن نظائر العناصر الأخرى.

ويأمل راسل أن تتمكن بعثات إعادة العينات المستقبلية من تعزيز هذا النوع من التحليل. يقول راسل: “أجد أنه من المدهش أننا مازلنا نتعلم أشياء جديدة عن القمر والأرض على مدار 50 عامًا منذ أن جمع رواد فضاء أبولو هذه الصخور من سطح القمر”. “إن جمع العينات في الفضاء وإحضارها إلى الأرض يعني أنه يمكننا إجراء قياسات أكثر تفصيلاً بكثير مما هو ممكن في الفضاء والحفاظ عليها للأجيال القادمة لتحقيق اكتشافاتهم الخاصة.”

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.