ما هو النشاط الداخلي للقمر في الماضي والحاضر؟
فكرة أن القشرة القمرية هي نتاج التمايز في محيط الصهارة القديم مدعومة إلى حد ما من خلال البيانات التركيبية، والتي تظهر أن الصخور خفيفة الوزن التي تحتوي على معادن مثل بلاجيوجلاز ارتفعت بينما المواد الأكثر كثافة، مثل البيروكسين والزبرجد الزيتوني غرقت في مناطق المصدر لحلقة التسخين الإشعاعي اللاحقة، والتي نتج عنها تدفقات من البازلت الفرس.
وسواء كان هناك محيط عالمي موحد من الصخور المنصهرة أم لا، فمن الواضح أن تاريخ القمر هو واحد من الكثير من الاحترار والذوبان في سلسلة معقدة من الأحداث التي كانت ستخرج المواد المتطايرة (إن وجدت) ومحت السجل من التركيبات المعدنية السابقة، وفي الوقت الحاضر تشير جميع الأدلة إلى القمر كجسم نظراً لصغر حجمه، فإن جميع العمليات الداخلية المدفوعة بالحرارة تنفد، ويبدو أن تدفق الحرارة بالقرب من السطح، كما تم قياسه في موقعين بواسطة أجهزة أبولو أقل من نصف تدفق الأرض.
من المحتمل أن يكون النشاط الزلزالي أقل بكثير من نشاط الأرض، على الرغم من أن هذا الاستنتاج يحتاج إلى التحقق من خلال الملاحظات التي تدوم لفترة أطول مما قدمته أبولو، ويبدو أن العديد من الزلازل التي تم اكتشافها ليست سوى (صرير) صغير أثناء تعديل القمر المستمر لتدرجات الجاذبية في مداره غريب الأطوار، بينما يرجع البعض الآخر إلى تأثيرات النيزك أو التأثيرات الحرارية.
ويبدو أن الزلازل ذات الأصل التكتوني حقاً غير شائعة، كما تظهر الزلازل الصغيرة التي تحدث اختلافات واضحة عن الأرض في الطريقة التي تنتقل بها الموجات الزلزالية سواء في الثرى أو في الطبقات العميقة، وتشير البيانات الزلزالية إلى أن التأثيرات قد أدت إلى تجزئة وخلط الجزء العلوي من القشرة القمرية بطريقة تركت نسبة عالية من الفراغ، كما أنه على أعماق تتجاوز عشرات الكيلو مترات تتصرف القشرة كصخور جافة متماسكة.
الأصل والتطور الخاص في القمر:
مع صعود البحث العلمي في عصر النهضة حاول الباحثون تكييف النظريات حول أصل القمر مع المعلومات المتاحة، وأصبحت مسألة تكوين القمر جزءاً من محاولة شرح الخصائص المرصودة للنظام الشمسي، حيث أنه في البداية تم تأسيس النهج إلى حد كبير على فحص رياضي لديناميات نظام الأرض والقمر.
كشف التحليل الدقيق للملاحظات الدقيقة على مدى أكثر من 200 عام تدريجياً أنه بسبب تأثيرات المد والجزر؛ فإن دوران كل من القمر والأرض يتباطأ والقمر ينحسر عن الأرض، ثم عادت الدراسات إلى الوراء للنظر في حالة النظام عندما كان القمر أقرب إلى الأرض، وخلال القرنين السابع عشر والثامن عشر والتاسع عشر فحص المحققون نظريات مختلفة حول أصل القمر في محاولة للعثور على نظريات تتفق مع الملاحظات.
ما هي أقسام نظريات أصل القمر؟
يمكن تقسيم نظريات أصل القمر إلى ثلاث فئات رئيسية وهي: التراكم المشترك والانشطار والقبض، يشير (Coaccretion) إلى أن القمر والأرض قد تشكلتا معاً من سحابة بدائية من الغاز والغبار، ومع ذلك لا يمكن لهذا السيناريو أن يفسر الزخم الزاوي الكبير للنظام الحالي، وفي نظريات الانشطار بدأت الأرض الأولية السائلة بالدوران بسرعة كبيرة بحيث تطايرت من كتلة من المواد التي شكلت القمر.
وعلى الرغم من أن النظرية مقنعة إلا أنها فشلت في النهاية عند دراستها بالتفصيل، ولم يتمكن العلماء من العثور على مجموعة من الخصائص للأرض البدائية الدوارة التي من شأنها إخراج النوع الصحيح من القمر الأولي، ووفقاً لنظريات الالتقاط تشكل القمر في مكان آخر من النظام الشمسي وتم حصره لاحقاً بواسطة مجال الجاذبية القوي للأرض، وقد ظل هذا السيناريو شائعاً لفترة طويلة، على الرغم من أن الظروف اللازمة في الميكانيكا السماوية لكبح مرور القمر إلى مداره الصحيح تبدو دائماً غير مرجحة.
وبحلول منتصف القرن العشرين فرض العلماء متطلبات إضافية لنظرية الأصل القمري القابلة للتطبيق، ومن الأهمية بمكان ملاحظة أن القمر أقل كثافة بكثير من الأرض؛ والسبب الوحيد المحتمل هو أن القمر يحتوي على كمية أقل من الحديد بشكل ملحوظ.
جادل مثل هذا الاختلاف الكيميائي الكبير ضد أصل مشترك للهيئتين، ومع ذلك كان لنظريات الأصل المستقل مشاكلها الخاصة، وظل السؤال بلا حل حتى بعد بعثات أبولو المثمرة علمياً ولم يظهر نموذج (فرضية التأثير العملاق) إلا في أوائل الثمانينيات من القرن الماضي، والذي حصل في النهاية على دعم معظم علماء القمر.
في هذا السيناريو تعرضت الأرض الأولية بعد فترة وجيزة من تكوينها من السديم الشمسي منذ حوالي 4.6 مليار سنة لضربة خاطفة من جسم بحجم المريخ، وقبل التأثير خضع كلا الجسمين بالفعل للتمايز إلى اللب والعباءة، وأدى الاصطدام العملاق إلى إخراج سحابة من الشظايا، والتي تجمعت في حلقة كاملة أو جزئية حول الأرض ثم اندمجت في قمر أولي.
تتكون المادة المقذوفة بشكل أساسي من مادة الوشاح من الجسم المتصادم والأرض البدائية، وقد تعرضت لحرارة هائلة من الاصطدام، نتيجة لذلك تم استنفاد القمر الأولي الذي تشكل بشكل كبير في المواد المتطايرة واستنفد الحديد نسبياً (وبالتالي أيضاً في حاملي الحديد)، وتظهر النمذجة الحاسوبية للتصادم أنه في ظل الظروف الأولية الصحيحة، ويمكن أن تكون سحابة مدارية من الحطام ضخمة مثل القمر قد تشكلت بالفعل.
بمجرد وجود القمر الأولي في سحابة الحطام كان من الممكن أن يجتاح بسرعة الأجزاء المتبقية في قصف هائل، بعد ذلك على مدى 100 مليون سنة أو نحو ذلك تضاءل معدل تأثير الأجسام على الرغم من استمرار حدوث تصادمات عرضية مع الأجسام الكبيرة، وربما كان هذا هو وقت محيط الصهارة المفترض وتمايز القشرة القديمة الغنية بالبلاجيوجلاز.
وبعد أن برد القمر وتصلب بدرجة كافية للحفاظ على ندوب الارتطام بدأ في الاحتفاظ ببصمات ضخمة من اصطدامات تشكل الأحواض بأجسام بحجم الكويكبات متبقية من تكوين النظام الشمسي، ومنذ حوالي 3.9 مليار سنة شكلت واحدة من الأحواض مثل حوض (Imbrium العظيم) أو (Mare Imbrium) وأسواره الجبلية، وخلال فترة معينة على مدى مئات الملايين من السنين التالية حدث التسلسل الطويل للأحداث البركانية التي ملأت الأحواض المجاورة بحمم البحر.
وفي محاولة لكشف تاريخ هذه الفترة طبق العلماء تقنيات تحليلية حديثة على عينات صخور القمر، تُظهر أحجار البازلت مجموعة واسعة من التركيبات الكيميائية والمعدنية التي تعكس ظروفاً مختلفة في المناطق العميقة من الوشاح، حيث يُفترض أنه بسبب التسخين من العناصر المشعة في الصخر، وتمت إعادة صهر المواد القمرية البدائية جزئياً وتجزئتها بحيث تحمل الحمم أثراً فريداً.
ومن خلال دراسة الأحداث والعمليات السابقة المنعكسة في الخصائص المعدنية والكيميائية والنظيرية لهذه الصخور، بنى علماء القمر ببطء صورة للقمر المتنوع، وقدمت النتائج التي توصلوا إليها معلومات أساسية قيمة للجهود القائمة على الأرض والمركبات الفضائية لرسم خريطة لكيفية اختلاف محتوى المواد المهمة على سطح القمر.
وبمجرد أن تضاءلت تدفقات الحمم البركانية الضخمة إلى الخارج يبدو أن مصدر حرارة القمر قد تلاشى، وكانت المليارات القليلة الماضية من تاريخها هادئة وغير نشطة جيولوجياً بشكل أساسي باستثناء المطر المستمر للتأثيرات، والذي يتراجع أيضاً بمرور الوقت والطقس المجهري بسبب القصف بواسطة الإشعاع الشمسي والكوني والجسيمات.
الدراسات المبكرة في استكشاف القمر:
يمكن إرجاع تحقيقات القمر وبعض الفهم لظواهر القمر إلى بضعة قرون قبل الميلاد، ففي الصين القديمة تم تسجيل حركة القمر بعناية كجزء من هيكل كبير للفكر الفلكي، وفي كل من الصين والشرق الأوسط أصبحت الملاحظات دقيقة بما يكفي لتمكين التنبؤ بالكسوف وتسجيل الخسوف ترك بيانات ذات قيمة كبيرة للعلماء اللاحقين المهتمين بتتبع تاريخ نظام الأرض والقمر.
رأى العديد من الفلاسفة اليونانيين الأوائل سبباً للاعتقاد بأن القمر كان مأهولاً على الرغم من أنهم لم يبنوا استنتاجاتهم على المبادئ العلمية، ومن ناحية أخرى اتخذ عالم الفلك والرياضيات اليوناني هيبارخوس نهجاً تجريبياً وهو: ملاحظة ظل الأرض المستدير يزحف عبر القمر أثناء خسوف القمر، حيث خلص النهج إلى أن الأرض يجب أن تكون كروية، وأن القمر كان عالماً مستقلاً وقد أوضح ذلك بشكل صحيح مراحل القمر وتقدير المسافة بين الجسمين بدقة، وفي وقت لاحق تم إنشاء تقاويم المايا التي تعكس نتائج المراقبة الدقيقة والتنبؤ بعيد المدى.
لقرون عديدة تراكمت المعرفة عن القمر ببطء مدفوعة بالاحتياجات الفلكية والملاحية حتى بدأ فورة من التقدم في عصر النهضة، وفي أوائل القرن السابع عشر استخدم عالم الفلك الألماني يوهانس كيبلر الملاحظات التي قام بها تايكو براهي من الدنمارك لإيجاد القوانين التي تحكم حركة الكواكب تجريبياً.
وكتب كبلر عملاً رائعاً للخيال العلمي (Somnium) الحلم الذي يصف حياة سكان القمر المتخيلين، ويصور بشكل صحيح حقائق مثل ارتفاع درجة حرارة جانب القمر المضاء بنور الشمس، في 1609 إلى 1610 بدأ جاليليو ملاحظاته التلسكوبية التي غيرت فهم الإنسان للقمر إلى الأبد، وتم تكريس معظم الجهود حتى الآن لفهم تحركات القمر عبر الفضاء ولكن الآن بدأ علماء الفلك في تركيز انتباههم على شخصية القمر نفسه.
