ارجع إلى ذهنك عندما كانت الأرض طفلة. كان النظام الشمسي حضانة وحشية. دارت شظايا عملاقة من الصخور بطريقة فوضوية حول شمس فتيّة ملتهبة ، وقصفت بانتظام الكواكب الصغيرة. تشكلت الأرض خلال هذه الفترة ، وأطلق عليها اسم Hadean بشكل مناسب ، وبدون هذا المطر المستمر من النار الذي يبني عظام كوكبنا ، لن نكون هنا على الإطلاق.
ولا القمر.
قرب نهاية هذه الفترة ، منذ حوالي 4.5 مليار سنة ، ضرب كوكب أولي بحجم المريخ يُدعى ثيا الأرض في تصادم يُعتقد أنه أطلق 100 مليون ضعف الطاقة من الكويكب الذي قضى على الديناصورات. دمر التأثير ثيا ، وألقى عمودًا ضخمًا من المواد في المدار - و أنجبت قمرنا.
هذه سيناريو التأثير العملاق هي النظرية الرائدة لكيفية تشكل القمر لأنها تناسب الكثير مما نلاحظه عن الأرض والقمر اليوم. لكن العلماء ما زالوا يناقشون التفاصيل. على سبيل المثال ، اقترحت المحاكاة المبكرة للتأثير أن القمر سيكون مصنوعًا في الغالب من مادة من ثيا ، لكن تحليل الصخور القمرية أظهر أن التركيب الكيميائي للأرض والقمر متطابق تقريبًا.
الآن ، ومع ذلك ، هناك محاكاة جديدة عالية الدقة ، موصوفة في ورقة حديثة من قبل علماء ناسا والباحثين في جامعة دورهام، قد تساعد في حل التناقض.
وفقًا للورقة البحثية ، فإن النتائج عبر عدد من سيناريوهات التأثير المحتملة تتطابق بشكل وثيق مع الملاحظات ، بما في ذلك مدار القمر وتكوينه. ولكن ربما يكون الأمر الأكثر إثارة للدهشة ، حيث أشارت الأعمال السابقة إلى أن تكوين القمر سيستغرق شهورًا أو سنوات ، فإن المحاكاة الجديدة تشير إلى أن قمرنا قد تشكل وتم نقله إلى مداره في غضون ساعات فقط.
في المحاكاة الموضحة في الفيديو أدناه ، تضرب ثيا الأرض بضربة خاطفة. قوس من المواد ، نشأ من كل من ثيا والأرض ، يسوط في المدار ويشكل جسدين. أكبرها ، المحكوم عليها بالعودة إلى الأرض ، تطلق القمر الأصغر ، القمر ، في مدار مستقر. إذا حدث الاصطدام الأولي في منتصف الليل ، لكان القمر قد تشكل عند الإفطار.
[المحتوى جزءا لا يتجزأ]
هذه ليست المحاولة الأولى لتحسين ملاءمة ملاحظاتنا لقصة أصل التأثير العملاق للقمر.
اقترح العلماء وحاكوا عددًا من النظريات لشرح التركيب الجيوكيميائي للقمر. وتشمل هذه طاقة أعلى أو تأثيرات متعددة ، أو الكر والفر ، أو إمكانية حدوث تأثير مبكر، عندما كانت الأرض لا تزال مغطاة بامتداد محيط الصهارة. لا تزال هذه ممكنة ، على الرغم من أن كل منها يأتي بمجموعة من التحديات الخاصة به أيضًا.
هنا ، اتخذ الفريق نهجًا مختلفًا ، مما يشير إلى أن المشكلة ربما ليست في النظرية بل في محاكاتنا لها. استخدمت عمليات المحاكاة القديمة مئات الآلاف أو الملايين من "الجسيمات" - يمكنك التفكير في هذه المحاكاة على أنها وحدات رقمية مثالية لأجزاء من الأرض وثيا ، كل منها يتبع قوانين الفيزياء في التصادم. من ناحية أخرى ، تستخدم أحدث محاكاة مئات الملايين من الجسيمات ، يبلغ قطر كل منها حوالي 8.5 ميل (14 كيلومترًا).
انها ال أعلى دقة استجمام رقمي لتشكيل القمر حتى الآن.
أدى القرار إلى التركيز على آليات التأثيرات الكبيرة بطريقة سابقة ، ولم تتمكن المحاكاة الأقل تفصيلاً من ذلك. وأثناء هذه العملية ، ألقى العمل بنظرية جديدة ربما تكون أبسط: أن القمر تشكل بسرعة ، في خطوة واحدة فقط. وجد الفريق أن هذا السيناريو يمكن أن ينتج قمرًا يشبه إلى حد كبير قمرنا ، من المدار إلى التكوين.
ومع ذلك ، في حين أن العمل الجديد مغري ، فإن تعزيزه يتطلب المزيد من عمليات المحاكاة عالية الدقة ، والأهم من ذلك ، البعثات المستقبلية التي تجمع المزيد من العينات من القمر نفسه.
مهما وجد العلماء ، فإن قصة تكوين القمر لها آثار بعيدة المدى. انها يرتبط المصير ارتباطًا وثيقًا بالأرض، من المد والجزر إلى الصفائح التكتونية وظهور وتطور الحياة نفسها. إذا وجدنا أن قمرنا غريب - كما يبدو في نظامنا الشمسي على الأقل - فربما تكون فرص نشوء الحياة والبقاء على قيد الحياة لمسافات طويلة في مكان آخر أقل. نحن فقط لا نعرف حتى الآن.
لهذا السبب من المهم بناء ودراسة محاكاة مثل هذه.
قال فينسينت إيك ، الباحث في جامعة دورهام والمؤلف المشارك في الورقة البحثية ، في بيان: "كلما تعلمنا المزيد عن كيفية ظهور القمر ، اكتشفنا المزيد عن تطور أرضنا". "تاريخهم متشابك ويمكن أن يتكرر في قصص الكواكب الأخرى التي تغيرت بسبب اصطدامات مشابهة أو مختلفة تمامًا."
الصورة الائتمان: مركز أبحاث ناسا أميس
