من الممكن أن يكون القمر قد تشكل في غضون ساعات بعد الاصطدام العملاق بين الأرض وكوكب أولي بحجم المريخ في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي. تأتي النظرية من عمليات محاكاة جديدة تأخذ في الاعتبار كيفية تأثير درجة الحرارة الداخلية للكواكب الأولية الصغيرة على خصائصها الجيولوجية، وبالتالي الاصطدامات التي تعرضت لها.
لقد أصبح سيناريو التأثير العملاق هذا النظرية الرائدة حول كيفية حدوث ذلك قمر تم تشكيلها، وذلك بفضل العمل الذي قام به عالم الكواكب روبن كانوب. منذ عام 2001، أجرت وقامت بتحسين العديد من عمليات المحاكاة الحاسوبية التي تصف كيف يمكن لـ المريخاصطدم جسم بحجمه يُدعى ثيا بزاوية مناسبة تمامًا لرمي الحطام في مدار حول النموذج الأولي-أرض.
الآن بدأ باحثون آخرون في العمل. قاد أدين دينتون من معهد أبحاث الجنوب الغربي فريقًا أجرى بعضًا من أكثر عمليات المحاكاة تفصيلاً للاصطدام حتى الآن، مع الأخذ في الاعتبار المزيد من الخصائص الجيولوجية للعوالم المتصادمة.
“لقد تطورت النماذج لتشمل القوة المادية، وهو أمر مهم حقًا عند دراسة الاصطدامات بين الأجسام الأصغر مثل الكويكبات أو لورقتي السابقة حول تشكيل بلوتو–شارون النظام،” قال دينتون في أ إفادة. “لم نكن متأكدين من أن الأمر مهم بالنسبة للقمر أم لا. وعندما أجرينا عمليات المحاكاة، وجدنا أن الأمر مهم بالفعل إلى حد ما.”
اتضح أن الأجسام الأكثر دفئًا أضعف من الأجسام الباردة. وبعد تشكل الكواكب، كانت لا تزال ساخنة في الداخل منذ تكوينها، مما قد يؤثر على قوتها المادية. بالنظر إلى أن تشكيل القمر حدث التأثير بعد وقت قصير من حدوثه النظام الشمسيأثناء تشكل كوكب ثيا، كان من الممكن أن يؤثر ذلك على الاصطدام مع ثيا، ولكن إلى أي درجة تعتمد على وقت حدوث الاصطدام ومدى تبريد ثيا.
عندما اصطدمت ثيا بالأرض، تم تدميرها بالكامل. وبينما غرق معظم ما تبقى من قلب ثيا الحديدي المحطم في الأرض، التفافت حلقة كبيرة من الحطام حول الأرض لتشكل القمر.
كان التأثير الرئيسي لدرجة الحرارة الأكثر دفئًا في بضع مئات من الأميال الخارجية لثيا هو أنها قد تؤثر على قدرتها على التشوه عند الاصطدام وامتصاص زخم الاصطدام. وهذا بدوره كان سيؤثر على كيفية تناثر الحطام حول الأرض لتكوين القمر. لذلك، من خلال تضمين درجات الحرارة المختلفة وقوة المواد في عمليات المحاكاة، تمكن فريق دينتون من إلقاء نظرة أفضل على كيفية حدوث الاصطدام والتكوين الناتج لقمرنا.
أظهرت عمليات المحاكاة السابقة سيناريوهين محتملين. أحدهما هو أن حلقة الحطام ظلت معلقة لفترة طويلة من الوقت، مما سمح للقمر بالتراكم منها تدريجيًا. السيناريو الآخر، تم تصويره لأول مرة في عمليات المحاكاة التي تقودها وكالة ناسا في عام 2022، يعني ذلك أن القمر قد تشكل من هذا الحطام في غضون ساعات.
والآن، من المحتمل أن تعزز نماذج دينتون هذا الاحتمال المذهل.
إذا كان ثيا أكثر برودة، أي أن الاصطدام حدث في وقت متأخر قليلاً من تاريخ النظام الشمسي، ربما بعد 100 إلى 150 مليون سنة من ولادة الكواكب، فإن حلقة الحطام قد تشكلت بطريقة تسمح للقمر بالتراكم تدريجياً. ولأنه كان أقوى، كان من الممكن أن يبقى المزيد من ثيا سليمًا ليندمج مع الأرض.
شاهد
من ناحية أخرى، فإن ثيا الأكثر دفئًا والتي أثرت على الأرض بعد أقل من 60 مليون سنة من تكوين الكواكب، من شأنها أن تخلق سيناريو يمكن أن يتشكل فيه القمر بسرعة كبيرة بينما سيتم طمس ثيا نفسها.
قال دينتون: “اعتمادًا على مدى حرارة الأرض وثيا قبل الاصطدام، يمكن أن يدمر الاصطدام ثيا وينتج هذا القرص الضخم من الحطام الذي يشكل القمر في النهاية”. “ولكن عندما استخدمت نفس المعلمات مثل نموذج التأثير الأصلي – وصولاً إلى هياكل درجة الحرارة المتساوية داخل كلا الجسمين – في غضون حوالي خمس ساعات، ظهر قمر سليم.”
كان من الممكن أن يكون ذلك يومًا مميزًا في تاريخ كوكبنا، إذ حصلنا على قمر جديد وصداع عظيم في آن واحد.
وقال روبن كانوب من معهد أبحاث الجنوب الغربي، والذي لم يشارك في هذه الدراسة: “تشير هذه النتائج الجديدة المفاجئة والمثيرة إلى وجود صلة محتملة بين الخصائص الفيزيائية للقمر اليوم، بما في ذلك ربما محتواه المتطاير، والحالة الحرارية للأرض وثيا في وقت الاصطدام العملاق”. “وهذا بدوره قد يساعد العلماء على تحديد وقت حدوث حدث تكوين القمر بشكل أفضل.”
في كلا السيناريوهين، يبدو أن القمر يتكون في الغالب من مادة عباءة ثيا، مع خلط القليل من عباءة الأرض. وهذا الاكتشاف الأخير مثير للدهشة، نظرًا لأوجه التشابه بين تكوين القمر وعباءة الأرض. ومع ذلك، فقد أظهرت الأبحاث أنه من الواضح أن هناك المزيد في القصة لأنه على الرغم من أوجه التشابه، هناك أيضًا بعض الاختلافات المحيرة في مستويات النظائر التي لا يمكن تفسيرها بسهولة من خلال عمليات المحاكاة الحالية، بما في ذلك محاكاة دينتون.
يمكن أن يكون لعمليات المحاكاة تداعيات في البحث عن الأقمار الخارجية. إذا كان القمر قد تشكل في غضون ساعات، فابحث عن أقراص تشكل القمر الخارجي حول الأرض الكواكب الخارجية قد يكون مسعى غير مثمر لأن مثل هذه الأقراص ستكون قصيرة العمر للغاية. ومع ذلك، فإن الأقراص المكونة للقمر حول الكواكب الخارجية الغازية العملاقة ستكون مسألة مختلفة، لأن هذه الأقراص لا تتشكل من الاصطدامات، بل من بقايا المواد من تجميع تلك الكواكب.
تم نشر النتائج في 1 سبتمبر رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
المصدر الأصلي: www.space.com — للاطلاع على المادة الأصلية.
