كشف العلماء أن الصخور الموجودة تحت بركان قديم على الجانب البعيد من القمر لا تزال ساخنة بشكل مدهش ، وذلك باستخدام بيانات من مركبة فضائية صينية تدور.
يشيرون إلى لوح كبير من الجرانيت الذي تجمد من الصهارة في السباكة الجيولوجية تحت ما يسمى مجمع كومبتون-بيلكوفيتش البركاني.
قال ماثيو سيجلر ، العالم في معهد علوم الكواكب ، ومقره توكسون ، أريزونا ، والذي قاد البحث: “أود أن أقول إننا نضع المسمار في التابوت لأنه حقًا سمة بركانية”. “لكن المثير للاهتمام هو أنها ميزة بركانية شبيهة بالأرض.”
الاستنتاجات التي نشرت الأسبوع الماضي في مجلة Nature ، ساعد في شرح ما حدث منذ فترة طويلة تحت جزء غريب من القمر. تسلط الدراسة أيضًا الضوء على الإمكانات العلمية للبيانات التي تم جمعها بواسطة برنامج الفضاء الصيني وكيف يجب على الباحثين في الولايات المتحدة التحايل على الحواجز التي تحول دون استخدام هذه البيانات.
في هذه الدراسة ، قام الدكتور سيجلر وزملاؤه بتحليل البيانات من أدوات الميكروويف على Chang’e-1 ، الذي تم إطلاقه في عام 2007 ، و Chang’e-2 ، الذي تم إطلاقه في عام 2010 ، وهما مركبتان فضائيتان صينيتان لم تعدا في الخدمة. نظرًا لأن الكونجرس يحظر حاليًا التعاون المباشر بين وكالة ناسا والصين ، وتم تمويل البحث بمنحة من وكالة ناسا ، لم يتمكن الدكتور سيجلر من العمل مع العلماء والمهندسين الذين جمعوا البيانات.
قال: “لقد كان تقييدًا ، حيث لم نتمكن من الاتصال بالمهندسين الذين بنوا الآلة في الصين ونقول ، ‘مرحبًا ، كيف يجب أن نفسر هذه البيانات؟” “سيكون أمرًا رائعًا حقًا إذا تمكنا من العمل على هذا الأمر مع العلماء الصينيين طوال الوقت. لكن لا يسمح لنا. لكن لحسن الحظ ، جعلوا بعض قواعد بياناتهم علنية.
كان قادرًا على الاستفادة من خبرة العالم الصيني ، Jianqing Feng ، الذي التقى بالدكتور Siegler في مؤتمر. كان الدكتور فنغ يعمل في مشروع استكشاف القمر في الأكاديمية الصينية للعلوم.
قال الدكتور فنغ في رسالة بالبريد الإلكتروني: “أدركت أن الجمع بين بيانات استكشاف القمر من بلدان مختلفة سيعمق فهمنا للجيولوجيا القمرية ويؤدي إلى اكتشافات مثيرة”. “لذلك ، تركت وظيفتي في الصين ، وانتقلت إلى الولايات المتحدة ، والتحق بمعهد علوم الكواكب.”
كان لكل من المدارات الصينية أدوات ميكروويف ، شائعة في العديد من أقمار الطقس التي تدور حول الأرض ولكنها نادرة على المركبات الفضائية بين الكواكب.
وهكذا قدمت البيانات من Chang’e-1 و Chang’e-2 رؤية مختلفة للقمر ، وقياس تدفق الحرارة حتى 15 قدمًا تحت السطح – وأثبتت أنها مثالية للتحقيق في غرابة كومبتون-بيلكوفيتش.
بصريا ، تبدو المنطقة غير ملحوظة. (ليس لها حتى اسم مناسب ؛ التعيين المتصل مشتق من فوهتين متجاورتين ، كومبتون وبلكوفيتش.) ومع ذلك ، فقد فتنت المنطقة العلماء لعقود.
في أواخر التسعينيات ، كان ديفيد لورانس ، الذي كان وقتها عالِمًا في مختبر لوس ألاموس الوطني ، يعمل على البيانات التي جمعتها بعثة ناسا Lunar Prospector ولاحظ بقعة مضيئة من أشعة جاما لقطة من هذه البقعة على الجانب الآخر من القمر. تتوافق طاقة أشعة جاما ، وهي أكثر أشكال الضوء نشاطًا ، مع عنصر الثوريوم ، وهو عنصر مشع.
قال الدكتور لورانس ، عالم الكواكب الآن في مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية في ماريلاند: “لقد كانت واحدة من تلك الأماكن الغريبة التي برزت كإبهام مؤلم من حيث وفرة الثوريوم”. “أنا فيزيائي. أنا لست خبيرا في جيولوجيا القمر. ولكن حتى كفيزيائي ، رأيت ذلك بارزًا وقلت ، “حسنًا ، هذا شيء يستحق المزيد من البحث.”
جاءت الاكتشافات التالية بعد وصول المركبة المدارية الاستطلاعية القمرية التابعة لناسا في عام 2009. قاد برادلي إل جوليف ، أستاذ علوم الأرض والكواكب في جامعة واشنطن في سانت لويس ، فريقًا فحصت فقط صور كومبتون-بيلكوفيتش عالية الدقة.
وقال الدكتور جوليف إن ما رأوه “بدا بشكل مثير للريبة مثل كالديرا” ، في إشارة إلى بقايا حافة بركان. “إذا اعتبرت أن هذه الميزات عمرها مليارات السنين ، فإنها محفوظة جيدًا بشكل ملحوظ.”
تحليل أحدث أجرته كاثرين شيرليالآن في جامعة أكسفورد في إنجلترا ، يقدر عمر البركان بـ 3.5 مليار سنة.
نظرًا لأن التربة القمرية تعمل كعازل جيد ، وتثبط التغيرات في درجات الحرارة بين النهار والليل ، فإن انبعاثات الميكروويف تعكس إلى حد كبير تدفق الحرارة من باطن القمر. قال الدكتور سيجلر: “ما عليك سوى السير حوالي مترين تحت السطح حتى لا ترى حرارة الشمس”.
في كومبتون-بيلكوفيتش ، وصل التدفق الحراري إلى 180 ملي واط لكل متر مربع ، أي حوالي 20 ضعف متوسط المرتفعات على الجانب البعيد من القمر. يتوافق هذا القياس مع درجة حرارة أقل من 10 درجات فهرنهايت حوالي ستة أقدام تحت السطح ، أو حوالي 90 درجة أدفأ من أي مكان آخر.
قال الدكتور سيجلر: “لقد برز هذا لأنه كان ساخنًا جدًا مقارنة بأي مكان آخر على سطح القمر”.
لإنتاج الكثير من الحرارة وأشعة جاما من الثوريوم ، خلص الدكتور سيجلر والدكتور فينج والباحثون الآخرون إلى أن الجرانيت ، الذي يحتوي على عناصر مشعة مثل الثوريوم ، كان المصدر الأكثر احتمالا ويجب أن يكون هناك الكثير.
قال الدكتور لورانس ، الذي كان أحد المراجعين في دورية Nature في الورقة البحثية: “يبدو أنه يحدد على وجه التحديد نوع المادة الموجودة تحتها”.
قال عن انبعاثات أشعة جاما الأصلية: “إنه نوع من نوع من نوع جبل الجليد”. “ما تراه في كومبتون بيلكوفيتش هو نوع من التعبير السطحي لشيء أكبر بكثير تحته.”
البراكين واضحة في أماكن أخرى على القمر. تغطي سهول الحمم البركانية المتصلبة – الفرس أو البحار من البازلت – مساحات كبيرة من السطح ، خاصة على الجانب القريب. لكن كومبتون-بيلكوفيتش مختلفة ، تشبه بعض البراكين على الأرض ، مثل جبل فوجي وجبل سانت هيلينز ، التي تنفث حممًا أكثر لزوجة.
يبدو الجرانيت نادرًا في أماكن أخرى من النظام الشمسي. على الأرض ، يتشكل الجرانيت في المناطق البركانية حيث يتم دفع القشرة المحيطية تحت قارة بواسطة الصفائح التكتونية ، وهي قوى جيولوجية تفصل أجزاء من القشرة الخارجية للأرض. الماء هو أيضا عنصر رئيسي في الجرانيت.
لكن القمر جاف في الغالب ويفتقر إلى الصفائح التكتونية. صخور القمر التي أعادها رواد فضاء ناسا منذ أكثر من 50 عامًا تحتوي فقط على عدد قليل من حبيبات الجرانيت. لكن البيانات المستمدة من المدارات الصينية تشير إلى تشكيل من الجرانيت يزيد عرضه عن 30 ميلاً تحت كومبتون-بيلكوفيتش.
قال الدكتور سيجلر: “نحتاج الآن إلى الجيولوجيين لمعرفة كيف يمكنك إنتاج هذا النوع من الميزات على القمر بدون ماء ، بدون تكتونية الصفائح”.
وقالت الدكتورة جوليف ، التي لم تشارك في البحث ، إن الورقة البحثية كانت “مساهمة جديدة لطيفة للغاية”. وقال إنه يأمل أن ترسل ناسا أو وكالة فضاء أخرى مركبة فضائية إلى كومبتون بيلكوفيتش لإجراء القياسات الزلزالية والمعدنية.
يمكن لمثل هذه المهمة أن تساعد في اختبار الأفكار حول كيفية تشكل البركان هناك في المقام الأول. إحدى الفرضيات هي أن عمودًا من المادة الساخنة ارتفع من الوشاح أسفل القشرة ، تمامًا مثل ما يحدث تحت جزر هاواي.
بالنسبة للدكتور فنغ ، ستنتهي قريبًا تأشيرته الحالية التي تسمح له بالعمل في الولايات المتحدة. إنه يتقدم للحصول على واحدة جديدة ، ويبحر في مسيرته العلمية وسط الجدل الجيوسياسي بين الولايات المتحدة والصين.
وقال: “لقد بدأنا الآن في دراسة أنظمة جرانيتية أخرى محتملة على القمر”. “بالإضافة إلى ذلك ، سنقوم بتوسيع نماذجنا لاستكشاف الأقمار الجليدية لكوكب المشتري. لذلك ، أحاول البقاء في الولايات المتحدة لأطول فترة ممكنة.
