لعدة عقود ، فكر العلماء في كيفية حصول الأرض على قمرها الصناعي الوحيد ، القمر. في حين جادل البعض في أنها تشكلت من مادة فقدتها الأرض بسبب قوة الطرد المركزي ، أو تم التقاطها بواسطة جاذبية الأرض ، فإن النظرية الأكثر قبولًا هي أن القمر تشكل قبل 4.5 مليار سنة تقريبًا عندما اصطدم جسم بحجم المريخ (يسمى ثيا) مع الأرض الأولية (ويعرف أيضًا بفرضية التأثير العملاق).
ومع ذلك ، نظرًا لأن الأرض الأولية واجهت العديد من التأثيرات العملاقة ، فمن المتوقع أن تكون عدة أقمار في مدار حولها بمرور الوقت. السؤال الذي يطرح نفسه ، ماذا حدث لهذه الأقمار؟ من خلال طرح هذا السؤال بالذات ، أجرى فريق من فريق عالمي من العلماء دراسة اقترحوا فيها أن هذه "قمر القمر الصناعي" كان من الممكن أن تصطدم في النهاية بالعودة إلى الأرض ، تاركةً الفريق الذي نراه اليوم فقط.
ظهرت الدراسة التي تحمل عنوان "شلالات القمر: تصادمات بين الأرض وأقمارها الماضية" على الإنترنت مؤخرًا وتم قبولها للنشر في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. قاد الدراسة أوري مالامود ، زميل ما بعد الدكتوراه من معهد التخنيون الإسرائيلي للتكنولوجيا ، وشمل أعضاء من جامعة توبنغن ، ألمانيا ، وجامعة فيينا.
من أجل دراستهم ، درس الدكتور مالامود وزملاؤه - البروفيسور هاجاي بيريتس ، والدكتور كريستوف شيفر والسيد كريستوف برغر (طالب دكتوراه) - ما سيحدث إذا كانت الأرض ، في أقرب شكل لها ، قد اختبرت آثار عملاقة متعددة سبقت الاصطدام مع ثيا. كان من الممكن أن يكون لكل من هذه التأثيرات القدرة على تكوين "قمر" كتلة القمرية الفرعية التي قد تتفاعل مع الجاذبية مع الأرض الأولية ، وكذلك أي قمر صناعي محتمل تم تكوينه سابقًا.
في نهاية المطاف ، كان من الممكن أن يؤدي هذا إلى اندماج قمر القمر الصناعي ، أو طرد القمر الصناعي من مدار الأرض ، أو سقوط القمر الصناعي على الأرض. في النهاية ، اختار الدكتور مالامود وزملاؤه التحقيق في هذا الاحتمال الأخير ، حيث لم يتم استكشافه من قبل العلماء. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون لهذا الاحتمال تأثير كبير على التاريخ الجيولوجي للأرض وتطورها. كما أشار Malamud إلى مجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"في الفهم الحالي لتكوين الكوكب ، كانت المراحل المتأخرة من نمو الكوكب الأرضي من خلال العديد من التصادمات العملاقة بين الأجنة الكوكبية. تشكل مثل هذه التصادمات أقراص حطام كبيرة ، والتي بدورها يمكن أن تصبح أقمارًا. كما اقترحنا وشددنا في هذا وأوراقنا السابقة ، بالنظر إلى معدلات مثل هذه التصادمات وتطور الأقمار - سيؤدي وجود أقمار متعددة وتفاعلاتها المتبادلة إلى سقوط القمر. إنه جزء متأصل ولا مفر منه من نظرية تكوين الكوكب الحالية. "
ومع ذلك ، لأن الأرض كوكب نشط جيولوجيًا ، ولأن الغلاف الجوي السميك يؤدي إلى التجوية الطبيعية والتآكل ، فإن السطح يتغير بشكل كبير مع مرور الوقت. على هذا النحو ، من الصعب دائمًا تحديد آثار الأحداث التي حدثت خلال الفترات الأولى من الأرض - أي Hadean Eon ، التي بدأت قبل 4.6 مليار سنة بتكوين الأرض وانتهت قبل 4 مليار سنة.
لاختبار ما إذا كان يمكن أن تحدث تأثيرات متعددة خلال هذا العصر ، أم لا ، مما أدى إلى قمر صناعي سقط في النهاية على الأرض ، أجرى الفريق سلسلة من محاكاة الجسيمات الديناميكية المائية (SPH) الملساء. كما نظروا في مجموعة من كتل القمر الصناعي وزوايا التصادم ومعدلات الدوران الأولية للأرض. بشكل أساسي ، إذا سقطت القمر الصناعي على الأرض في الماضي ، لكان قد غيّر معدل دوران الأرض الأولية ، مما أدى إلى فترة دوران فلكي الحالية 23 ساعة و 56 دقيقة و 4.1 ثانية.
في النهاية ، وجدوا دليلاً على أنه في حين أنه من غير المحتمل أن تكون الآثار المباشرة من الأشياء الكبيرة قد حدثت عدد من تصادمات المد والجزر للرعي. كان من الممكن أن يتسبب ذلك في رمي المواد والحطام في الغلاف الجوي الذي كان سيشكل قمرًا صغيرًا سيتفاعل بعد ذلك مع بعضها البعض. كما أوضح مالامود:
لكن نتائجنا تظهر أنه في حالة سقوط القمر ، فإن توزيع المواد من القمر ليس حتى على الأرض ، وبالتالي يمكن أن تؤدي مثل هذه التصادمات إلى عدم التماثل وعدم التجانس في التكوين. كما ناقشنا في الورقة ، هناك في الواقع دليل محتمل لهذا الأخير - يمكن أن تفسر شلالات القمر التباين النظائري في العناصر شديدة الانجذاب في الصخور الأرضية. من حيث المبدأ ، قد ينتج عن اصطدام القمر هيكل واسع النطاق على الأرض ، وقد توقعنا أن مثل هذا التأثير يمكن أن يساهم في تكوين أقرب قارة عظمى على الأرض. ومع ذلك ، فإن هذا الجانب هو أكثر تكهناتًا ، ومن الصعب تأكيده بشكل مباشر ، نظرًا للتطور الجيولوجي للأرض منذ تلك الأوقات المبكرة ".
توسع هذه الدراسة بشكل فعال فرضية التأثير العملاق الحالية والشائعة على نطاق واسع. وفقًا لهذه النظرية ، تشكل القمر خلال أول 10 إلى 100 مليون سنة من النظام الشمسي ، عندما كانت الكواكب الأرضية لا تزال تتشكل. خلال المراحل الأخيرة من هذه الفترة ، يعتقد أن هذه الكواكب (الزئبق ، الزهرة ، الأرض والمريخ) قد نمت بشكل رئيسي من خلال التأثيرات مع الأجنة الكواكب الكبيرة.
منذ ذلك الوقت ، يعتقد أن القمر قد تطور بسبب المد والجزر المتبادل للقمر ، والهجرة إلى الخارج إلى موقعه الحالي ، حيث كان منذ ذلك الحين. ومع ذلك ، لا يأخذ هذا النموذج بعين الاعتبار التأثيرات التي حدثت قبل وصول ثيا وتشكيل القمر الصناعي الوحيد للأرض. ونتيجة لذلك ، يؤكد د. مالامود وزملاؤه أنه غير متصل بالصورة الأوسع لتكوين الكوكب الأرضي.
من خلال مراعاة التصادمات المحتملة التي سبقت تكوين القمر ، كما يزعمون ، يمكن للعالم الحصول على صورة أكثر اكتمالًا لكيفية تطور كل من الأرض والقمر بمرور الوقت. يمكن أن يكون لهذه النتائج آثار أيضًا عندما يتعلق الأمر بدراسة الكواكب والأقمار الشمسية الأخرى. كما أشار د. مالامود ، هناك بالفعل أدلة دامغة على أن التصادمات واسعة النطاق أثرت على تطور الكواكب والأقمار.
وقال: "على الكواكب الأخرى ، نرى أدلة على تأثيرات كبيرة جدًا أنتجت سمات طبوغرافية على نطاق الكوكب ، مثل ما يسمى بضع المريخ وربما انقسام سطح تشارون". "كان يجب أن تنشأ هذه من آثار واسعة النطاق ، ولكنها صغيرة بما يكفي لجعل ميزات الكوكب شبه العالمية. تعتبر Moonfalls أسلافًا طبيعيًا لمثل هذه التأثيرات ، ولكن لا يمكن للمرء استبعاد بعض التأثيرات الكبيرة الأخرى التي تسببها الكويكبات التي يمكن أن تنتج تأثيرات مماثلة ".
هناك أيضًا إمكانية حدوث مثل هذه التصادمات في المستقبل البعيد. وفقًا للتقديرات الحالية للهجرة ، فإن قمر المريخ فوبوس سوف يتحطم في نهاية المطاف على سطح الكوكب. على الرغم من صغرها مقارنة بالتأثيرات التي كان من الممكن أن تخلق قمرًا القمر والقمر حول الأرض ، إلا أن هذا التصادم النهائي هو دليل مباشر على أن شلالات القمر وقعت في الماضي وستحدث مرة أخرى في المستقبل.
باختصار ، كان تاريخ النظام الشمسي المبكر عنيفًا وكارثيًا ، مع قدر كبير من الخلق الناتج عن التصادمات القوية. من خلال الحصول على صورة أكثر اكتمالاً عن كيفية تأثير أحداث التأثير هذه على تطور الكواكب الأرضية ، قد نكتسب رؤية جديدة حول كيفية تشكل الكواكب التي تحمل الحياة. وهذا بدوره يمكن أن يساعدنا في تعقب مثل هذه الكواكب في أنظمة الطاقة الشمسية الإضافية.
