كان قمرنا بعيدًا عن الأرض منذ 2.5 مليار سنة

تم نشر هذه المقالة في الأصل الحوار. (يفتح في علامة تبويب جديدة) ساهم المنشور بالمقال في موقع ProfoundSpace.org أصوات الخبراء: الافتتاحيات ووجهات النظر.

جوشوا ديفيز (يفتح في علامة تبويب جديدة)أستاذ علوم الأرض والغلاف الجوي ، جامعة كيبيك في مونتريال (UQAM)

مارجريت لانتين (يفتح في علامة تبويب جديدة)باحث ما بعد الدكتوراه ، قسم علوم الأرض ، جامعة ويسكونسن ماديسون

بالنظر إلى القمر في سماء الليل ، لن تتخيل أبدًا أنه يتحرك ببطء بعيدًا عن الأرض. لكننا نعرف العكس. في عام 1969 ، ناسا بعثات أبولو تركيب الألواح العاكسة على سطح القمر. هذه أظهرت ذلك القمر هو تتحرك حاليًا بعيدًا عن الأرض بمقدار 3.8 سم كل عام (يفتح في علامة تبويب جديدة).

إذا أخذنا معدل الركود الحالي للقمر وقمنا بإسقاطه بمرور الوقت ، فسننتهي بـ a تصادم بين الأرض والقمر منذ حوالي 1.5 مليار سنة (يفتح في علامة تبويب جديدة). ومع ذلك ، تشكل القمر منذ حوالي 4.5 مليار سنة (يفتح في علامة تبويب جديدة)مما يعني أن معدل الركود الحالي هو دليل ضعيف للماضي.

مع زملائنا في البحث من جامعة أوتريخت (يفتح في علامة تبويب جديدة) و ال جامعة جنيف (يفتح في علامة تبويب جديدة)استخدمنا مجموعة من التقنيات لمحاولة الحصول على معلومات حول الماضي البعيد لنظامنا الشمسي.

اكتشفنا مؤخرًا المكان المثالي للكشف عن التاريخ الطويل الأمد لقمرنا المتراجع. وهي ليست بدراسة القمر نفسه ، بل بدراسة القمر قراءة الإشارات في طبقات الصخور القديمة على الأرض (يفتح في علامة تبويب جديدة).

متعلق ب: كيف تشكل القمر؟

اقرأ بين الطبقات

في الجميل حديقة كاريجيني الوطنية (يفتح في علامة تبويب جديدة) في غرب أستراليا ، تقطع بعض الخوانق رواسب ذات طبقات إيقاعية عمرها 2.5 مليار سنة. هذه الرواسب عبارة عن تكوينات حديدية مخططة ، تتكون من طبقات من المعادن الغنية بالحديد والسيليكا (يفتح في علامة تبويب جديدة) ترسبت على نطاق واسع في قاع المحيط وتوجد الآن في أقدم أجزاء قشرة الأرض.

تعرض كليف في جوفري فولز (يفتح في علامة تبويب جديدة) تبين كيف تتناوب طبقات تشكيل الحديد البني المحمر التي يقل سمكها عن متر بقليل ، على فترات منتظمة ، بآفاق أغمق وأرق.

Joffre Gorge في حديقة Karijini الوطنية في غرب أستراليا ، يظهر تناوبًا منتظمًا بين الصخور ذات اللون البني المحمر الأكثر صلابة والصخور الأكثر نعومة والغنية بالطين (المشار إليها بالسهام) ذات السماكة المتوسطة 85 سم. تُعزى هذه التغيرات إلى التغيرات المناخية السابقة التي سببتها التغيرات في الانحراف اللامركزي لمدار الأرض.

تتكون الفواصل المظلمة من نوع صخري أكثر ليونة يكون أكثر عرضة للتآكل. يكشف الفحص الدقيق للنتوءات عن وجود تباين أكثر انتظامًا وأصغر حجمًا. تكشف الأسطح الصخرية ، التي صقلتها مياه الأنهار الموسمية المتدفقة عبر الوادي ، عن نمط من الطبقات المتناوبة من الأبيض والأحمر والرمادي المزرق.

في عام 1972 ، أثار عالم الجيولوجيا الأسترالي AF Trendall مسألة أصل مقاييس مختلفة من الأنماط الدورية والمتكررة (يفتح في علامة تبويب جديدة) مرئية في طبقات الصخور القديمة هذه. وأشار إلى أن الأنماط يمكن ربطها بالتغيرات السابقة في المناخ الناجمة عن ما يسمى “دورات ميلانكوفيتش”.

التغيرات المناخية الدورية

تصف دورات ميلانكوفيتش كيف تتغير دورية صغيرة في شكل مدار الأرض واتجاه محورها تؤثر على توزيع ضوء الشمس الذي تتلقاه الأرض (يفتح في علامة تبويب جديدة) على مدى سنوات.

حاليًا ، تتغير دورات ميلانكوفيتش السائدة كل 400000 سنة و 100000 سنة و 41000 سنة و 21000 سنة. تمارس هذه الاختلافات سيطرة قوية عليها مناخنا على مدى فترات طويلة.

الأمثلة الرئيسية لتأثير تأثير ميلانكوفيتش المناخي في الماضي هي حدوث برد شديد (يفتح في علامة تبويب جديدة) أين فترات الحارة (يفتح في علامة تبويب جديدة)جيدة مثل رطب (يفتح في علامة تبويب جديدة) أو الظروف المناخية الإقليمية الأكثر جفافا.

تناوب إيقاعي لطبقات صخور بيضاء ، حمراء و / أو رمادية مزرقة بمتوسط سمك يبلغ حوالي 10 سم (انظر الأسهم). تساعدنا التغييرات ، التي تُفسَّر على أنها إشارة لدورة حركة الأرض ، على تقدير المسافة بين الأرض والقمر منذ 2.46 مليار سنة.

أدت هذه التغيرات المناخية إلى تغيير كبير في الظروف على سطح الأرض ، مثل حجم البحيرات (يفتح في علامة تبويب جديدة). هم شرح تخضير دوري للصحراء الصحراوية (يفتح في علامة تبويب جديدة) و انخفاض مستويات الأكسجين في أعماق المحيطات (يفتح في علامة تبويب جديدة). أثرت دورات Milankovitch أيضًا على الهجرة وتطور النباتات والحيوانات (يفتح في علامة تبويب جديدة) بما في ذلك الأنواع الخاصة (يفتح في علامة تبويب جديدة).

ويمكن قراءة تواقيع هذه التغييرات التغيرات الدورية في الصخور الرسوبية (يفتح في علامة تبويب جديدة).

التذبذبات المسجلة

ترتبط المسافة بين الأرض والقمر ارتباطًا مباشرًا بتردد إحدى دورات ميلانكوفيتش – دورة حركة المناخ (يفتح في علامة تبويب جديدة). تنشأ هذه الدورة من حركة الاستباقية (التذبذب) أو التغيير في اتجاه محور دوران الأرض بمرور الوقت. تبلغ مدة هذه الدورة حاليًا حوالي 21000 سنة ، لكن هذه الفترة كانت ستصبح أقصر في الماضي عندما كان القمر أقرب إلى أرض.

هذا يعني أنه إذا تمكنا أولاً من العثور على دورات ميلانكوفيتش في الرواسب القديمة ، ثم العثور على إشارة لتذبذب الأرض وتحديد الفترة الزمنية لها ، فيمكننا تقدير المسافة بين الأرض والقمر في الوقت الذي استقرت فيه الرواسب.

أظهر بحثنا السابق أن دورات ميلانكوفيتش يمكن أن تكون كذلك محفوظة في تشكيل الحديد القديم النطاقات في جنوب إفريقيا (يفتح في علامة تبويب جديدة)وبالتالي دعم نظرية Trendall.

ربما كانت التكوينات الحديدية ذات النطاقات في أستراليا ترسبت في نفس المحيط (يفتح في علامة تبويب جديدة) مثل صخور جنوب إفريقيا ، منذ حوالي 2.5 مليار سنة. ومع ذلك ، فإن الاختلافات الدورية للصخور الأسترالية تكون مكشوفة بشكل أفضل ، مما يسمح لنا بدراسة الاختلافات بدقة أعلى بكثير.

أظهر تحليلنا لتكوين النطاقات الحديدية الأسترالية أن الصخور تحتوي على مقاييس متعددة من الاختلافات الدورية التي تتكرر عند 4 و 33 بوصة تقريبًا (10 و 85 سم بفواصل زمنية). من خلال الجمع بين هذه السماكات ومعدل ترسب الرواسب ، وجدنا أن هذه الاختلافات الدورية تحدث تقريبًا كل 11000 سنة و 100000 سنة.

لذلك ، اقترح تحليلنا أن دورة 11000 التي لوحظت في الصخور من المحتمل أن تكون مرتبطة بدورة مقدمة مناخية ، لها فترة أقصر بكثير من 21000 سنة الحالية. ثم استخدمنا هذه الإشارة الاستباقية إلى احسب المسافة بين الأرض والقمر منذ 2.46 مليار سنة (يفتح في علامة تبويب جديدة).

وجدنا أن القمر كان قريبًا من الأرض بحوالي 37،280 ميلًا (60،000 كيلومتر) (هذه المسافة تبلغ حوالي 1.5 ضعف المسافة محيط الأرض). هذا من شأنه أن يجعل طول اليوم أقصر بكثير مما هو عليه الآن ، في حوالي الساعة 5 مساءً بدلاً من 24 ساعة الحالية.

افهم ديناميكيات النظام الشمسي

قدمت الأبحاث الفلكية نماذج لـ تشكيل نظامنا الشمسي (يفتح في علامة تبويب جديدة)و ملاحظات للظروف الحالية (يفتح في علامة تبويب جديدة).

دراستنا و بعض البحث من قبل الآخرين (يفتح في علامة تبويب جديدة) تمثل إحدى الطرق الوحيدة للحصول على بيانات حقيقية عن تطور نظامنا الشمسي ، وستكون ضرورية النماذج المستقبلية لنظام الأرض والقمر (يفتح في علامة تبويب جديدة).

إنه لأمر مدهش حقًا أنه يمكن تحديد ديناميكيات النظام الشمسي السابق من خلال الاختلافات الصغيرة في الصخور الرسوبية القديمة. ومع ذلك ، لا تعطينا نقطة بيانات مهمة فهماً كاملاً لتطور نظام الأرض والقمر.

نحتاج الآن إلى بيانات أكثر موثوقية وأساليب نمذجة جديدة لتتبع تطور القمر بمرور الوقت. وقد بدأ فريق البحث لدينا بالفعل في البحث عن المجموعة التالية من الصخور التي يمكن أن تساعدنا في اكتشاف المزيد من القرائن على تاريخ النظام الشمسي.

تم إعادة نشر هذه المقالة من الحوار (يفتح في علامة تبويب جديدة) تحت رخصة المشاع الإبداعي. اقرأها المقالة الأصلية (يفتح في علامة تبويب جديدة).

تابع جميع قضايا ومناقشات أصوات الخبراء – وانضم إلى المناقشة – على Facebook و Twitter. الآراء المعبر عنها هي آراء المؤلف ولا تعكس بالضرورة آراء الناشر.

Fajar Fahima

“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”