وجد العلماء بقعة ساخنة على الجانب البعيد من القمر

كشف العلماء أن الصخور الموجودة أسفل بركان قديم على الجانب البعيد من القمر تظل دافئة بشكل مدهش ، وذلك باستخدام بيانات من المركبات الفضائية الصينية التي تدور حولها.

يشيرون إلى لوح كبير من الجرانيت الذي تجمد من الصهارة في السباكة الجيولوجية أسفل ما يعرف باسم مجمع كومبتون-بيلكوفيتش البركاني.

قال ماثيو سيجلر ، العالم في معهد علوم الكواكب ، ومقره في توكسون ، أريزونا ، والذي قاد البحث: “أود أن أقول إننا نضع المسمار في نعش هذه ميزة بركانية حقًا”. “ولكن الأمر المثير للاهتمام هو أنها ميزة بركانية شبيهة بالأرض.”

النتائج التي ظهرت الأسبوع الماضي في مجلة Nature ، ساعد في شرح ما حدث منذ فترة طويلة تحت جزء غريب من القمر. تسلط الدراسة الضوء أيضًا على الإمكانات العلمية للبيانات التي تم جمعها بواسطة برنامج الفضاء الصيني ، وكيف يتعين على الباحثين في الولايات المتحدة التحايل على العقبات لاستخدام تلك 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 تعد تعملان. 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: “كان هذا قيدًا ، حيث لم نتمكن من استدعاء المهندسين الذين قاموا ببناء الجهاز في الصين والقول ،” مرحبًا ، كيف يجب أن نفسر هذه البيانات؟ ” “سيكون من الرائع حقًا لو عملنا على هذا مع العلماء الصينيين طوال الوقت. لكن لا يسمح لنا بذلك. 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: “لقد أدركت أن الجمع بين بيانات استكشاف القمر من بلدان مختلفة من شأنه أن يعمق فهمنا للجيولوجيا القمرية ويؤدي إلى نتائج مثيرة”. “لذلك ، تركت وظيفتي في الصين ، وانتقلت إلى الولايات المتحدة ، وانضممت إلى معهد 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 خاص بها ؛ التعيين الموصّل مشتق من فوهتين تصادميتين متجاورتين ، كومبتون وبلكوفيتش.) ومع ذلك ، فقد فتنت المنطقة العلماء لبضعة عقود.

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 إطلاق نار من هذا الموقع على الجانب البعيد من القمر. تتوافق طاقة أشعة جاما ، أعلى شكل من أشكال الطاقة للضوء ، مع الثوريوم ، وهو عنصر مشع.

قال الدكتور لورانس ، عالم الكواكب الآن في مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية في ماريلاند: “لقد كانت واحدة من هذه 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 الدراسة.”

جاءت الاكتشافات التالية بعد وصول المركبة المدارية الاستطلاعية القمرية التابعة لناسا في عام 2009. قاد برادلي إل جوليف ، أستاذ علوم الأرض والكواكب في جامعة سانت لويس بواشنطن ، فريقًا فحصت تلك الصور عالية الدقة لكومبتون بيلكوفيتش.

قال 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 ، فقد تم الحفاظ عليها جيدًا بشكل ملحوظ.”

تحليل أحدث بقيادة كاثرين شيرلي، الآن في جامعة أكسفورد في إنجلترا ، يقدر عمر البركان بـ 3.5 مليار سنة.

نظرًا لأن التربة القمرية تعمل كعازل جيد ، مما يقلل من التغيرات في درجات الحرارة بين النهار والليل ، فإن انبعاثات الميكروويف تعكس إلى حد كبير تدفق الحرارة من باطن القمر. قال الدكتور سيغلر: “ما عليك سوى السير حوالي مترين تحت السطح لتتوقف رؤية حرارة الشمس”.

في كومبتون-بيلكوفيتش ، كان تدفق الحرارة عالياً يصل إلى 180 ملي واط لكل متر مربع ، أو حوالي 20 ضعف متوسط ​​المرتفعات في الجانب البعيد من القمر. يتوافق هذا المقياس 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 علق هذا ، حيث كان الجو حارًا مقارنة بأي مكان آخر على سطح القمر”.

لإنتاج هذا القدر من الحرارة وأشعة جاما الثوريوم ، خلص الدكتور سيجلر والدكتور فينج والباحثون الآخرون إلى أن الجرانيت ، الذي يحتوي على عناصر مشعة مثل الثوريوم ، كان المصدر الأكثر ترجيحًا وأنه يجب أن يكون هناك الكثير منه.

قال الدكتور لورانس ، الذي كان أحد المراجعين في مقالة Nature: “يبدو أنه يحدد نوع المادة الموجودة تحتها بشكل خاص”.

قال عن انبعاثات أشعة غاما الأصلية: “إنه نوع من نوع قمة الجبل الجليدي”. “ما تراه في Compton-Belkovich هو نوع من التعبير السطحي لشيء أكبر بكثير تحته.”

البراكين واضحة في أماكن أخرى على القمر. تغطي سهول الحمم الصلبة – الفرس أو البحار من البازلت – مساحات شاسعة من السطح ، معظمها 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 لأسفل تحت قارة بواسطة الصفائح التكتونية ، وهي القوى الجيولوجية التي تدفع حول أجزاء من القشرة الخارجية للأرض. الماء هو أيضا عنصر رئيسي للجرانيت.

لكن القمر جاف في الغالب ويفتقر إلى الصفائح التكتونية. تحتوي صخور القمر التي أعادها رواد فضاء ناسا منذ أكثر من 50 عامًا على عدد قليل من حبيبات الجرانيت. لكن البيانات من المدارات الصينية تشير إلى تشكيل من الجرانيت يزيد عرضه عن 30 ميلاً أسفل 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 تحت القشرة ، تمامًا كما 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 في دراسة أنظمة جرانيتية أخرى محتملة على القمر الآن”. “أيضًا ، سنوسع نماذجنا لاستكشاف الأقمار الجليدية لكوكب المشتري. لذلك ، أحاول البقاء في الولايات المتحدة لأطول فترة ممكنة “.