اكتشف العلماء بقعة ساخنة على الجانب البعيد من القمر

كشف العلماء أن الصخور الموجودة تحت بركان قديم على الجانب البعيد من القمر حارة بشكل مدهش ، وذلك باستخدام بيانات من مركبة فضائية صينية.

يشيرون إلى طبقة كبيرة من الجرانيت التي تجمدت من الصهارة في قنوات جيولوجية تعرف باسم مجمع كومبتون-بيلجوفيتش البركاني.

قال ماثيو سيجلر ، العالم في معهد علوم الكواكب في توكسون الذي قاد البحث: “أود أن أقول إن المسمار الموجود في التابوت هو في الحقيقة سمة بركانية”. “لكن المثير للاهتمام هو أنها ميزة بركانية شبيهة بالأرض.”

جاءت النتائج الأسبوع الماضي في مجلة Nature ، ساعد في شرح ما حدث منذ فترة طويلة تحت جزء غريب من القمر. تسلط الدراسة الضوء على الإمكانات العلمية للبيانات التي تم جمعها بواسطة برنامج الفضاء الصيني وكيف يجب على الباحثين في الولايات المتحدة التغلب على الحواجز التي تحول دون استخدام تلك البيانات.

من أجل هذه الدراسة ، قال د. قام سيجلر وزملاؤه بتحليل البيانات من أدوات الميكروويف على متن 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. منذ أن حظر الكونجرس حاليًا التعاون المباشر بين وكالة ناسا والصين ، وتمويل الأبحاث من خلال منح ناسا ، د. لم يستطع Siegler العمل مع العلماء والمهندسين الذين جمعوا البيانات.

“كان هذا قيدًا ، حيث اتصل بالمهندسين الذين قاموا ببناء الآلة في الصين والقول ، ‘مرحبًا ، كيف نفسر هذه البيانات؟’ لا أستطيع أن أقول ذلك “. “سيكون من الرائع لو كنا نعمل مع العلماء الصينيين طوال الوقت. لكن لا يسمح لنا بذلك. لكن ، لحسن الحظ ، جعلوا بعض قواعد بياناتهم علنية.

كان قادرًا على الاستفادة من خبرة Jianqing Feng ، العالم الصيني الذي التقى بالدكتور Siegler في مؤتمر. كان الدكتور فنغ يعمل في برنامج استكشاف القمر في الأكاديمية الصينية للعلوم.

قال الدكتور فنغ في رسالة بالبريد الإلكتروني: “أدركت أن الجمع بين بيانات استكشاف القمر من بلدان مختلفة من شأنه أن يعمق فهمنا للجيولوجيا القمرية وينتج اكتشافات مثيرة”. لذلك ، تركت وظيفتي في الصين ، وانتقلت إلى أمريكا ، وانضممت إلى معهد علوم الكواكب.

كان لكل من المدارين الصينيين أدوات ميكروويف ، وهي شائعة في العديد من أقمار الطقس التي تدور حول الأرض ولكنها نادرة على المركبات الفضائية بين الكواكب.

قدمت بيانات Chang’e-1 و Chang’e-2 رؤية مختلفة للقمر ، وقياس تدفق الحرارة حتى 15 قدمًا تحت السطح – وأثبتت أنها مثالية للتحقيق في شذوذ كومبتون-بيلجوفيتش.

بصريا ، المنطقة غير ملحوظة. (ليس لها حتى اسمها الخاص ؛ التسمية الموصولة مستمدة من اثنين من فوهات الاصطدام اللاحقة ، كومبتون وبلكوفيتش.) ومع ذلك ، فقد فتنت المنطقة العلماء على مدى عقدين من الزمن.

في أواخر التسعينيات ، عمل ديفيد لورانس ، وهو عالم في مختبر لوس ألاموس الوطني ، على البيانات التي جمعتها بعثة ناسا Lunar Prospector. بقعة مضيئة من أشعة جاما إطلاق نار من هذا الجانب البعيد من القمر. تتوافق طاقة أشعة جاما مع أعلى شكل من أشكال الطاقة للضوء ، وهو الثوريوم ، وهو عنصر مشع.

عالم الكواكب في مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية في ماريلاند ، د. قال لورانس: “إنه أحد هذه الأماكن الغريبة لأن الثوريوم متوفر بكثرة. أنا فيزيائي. لست خبيرًا في جيولوجيا القمر. ولكن حتى كفيزيائي ، رأيت ذلك بارزًا وقلت ،” حسنًا ، هذا شيء يستحق المزيد من الدراسة.

قال الدكتور جوليف إن ما رأوه “بدا بشكل مثير للريبة مثل كالديرا” ، في إشارة إلى بقايا حافة البركان. “عندما تفكر في أن هذه الميزات عمرها مليارات السنين ، يتم الحفاظ عليها جيدًا بشكل ملحوظ.”

تحليل حديث بقيادة كاثرين شيرليالآن في جامعة أكسفورد في إنجلترا ، يقدر عمر البركان بـ 3.5 مليار سنة.

نظرًا لأن التربة القمرية تعمل كعازل جيد ، مما يقلل من الاختلافات في درجات الحرارة بين النهار والليل ، فإن انبعاثات الميكروويف تعكس تدفق الحرارة من داخل القمر. قال الدكتور سيجلر: “عليك أن تذهب تحت السطح لمسافة مترين حتى تتوقف عن رؤية حرارة الشمس”.

في Compton-Belgovich ، كان تدفق الحرارة 180 ملي واط لكل متر مربع ، أو 20 ضعف المتوسط ​​على الجانب البعيد من القمر. يُترجم هذا القياس إلى درجات حرارة تقل عن 10 درجات فهرنهايت تحت السطح بحوالي ستة أقدام تحت السطح ، أو 90 درجة أكثر دفئًا من أي مكان آخر.

قال الدكتور سيجلر: “إنها تبرز لأنها تضيء أكثر سخونة من أي مكان آخر على سطح القمر”.

لإنتاج هذا القدر من الحرارة وأشعة جاما الثوريوم ، قام د. سيجلر ، د. خلص فنغ وباحثون آخرون إلى أن الجرانيت ، الذي يحتوي على عناصر مشعة مثل الثوريوم ، هو المصدر الأكثر ترجيحًا ويجب أن يكون وفيرًا.

قال الدكتور لورانس ، الذي كان أحد المراجعين لمجلة Nature: “يبدو أن نوع المواد الموجود بالأسفل محدد للغاية”.

قال عن انبعاثات أشعة جاما الأصلية: “إنه نوع من الأنهار الجليدية”. “ما تراه في كومبتون-بيلجوفيتش هو التعبير السطحي لشيء أكبر بكثير تحته.”

في أماكن أخرى على سطح القمر ، تظهر البراكين بوضوح. تغطي السهول البركانية 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 شديدة اللزوجة.

نادرًا ما يوجد الجرانيت في أي مكان آخر في النظام الشمسي. على الأرض ، يتشكل الجرانيت في المناطق البركانية حيث يتم دفع القشرة المحيطية إلى أسفل تحت قارة بواسطة الصفائح التكتونية ، وهي قوى جيولوجية تدفع أجزاء من القشرة الخارجية للأرض حولها. الماء هو أيضا المكون الرئيسي للجرانيت.

لكن القمر جاف في الغالب وليس له صفائح تكتونية. صخور القمر التي أعادها رواد فضاء ناسا قبل 50 عامًا تحتوي فقط على عدد قليل من حبيبات الجرانيت. لكن البيانات من المدارات الصينية تشير إلى تكوينات جرانيتية يزيد عرضها عن 30 ميلاً أسفل كومبتون-بيلجوفيتش.

قال الدكتور سيجلر: “الآن يتعين على الجيولوجيين معرفة كيف يمكن أن يكون هذا النوع من الميزات قد تشكل 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 في أن ترسل ناسا أو وكالة فضاء أخرى مركبة فضائية إلى كومبتون بيلجوفيتش لإجراء القياسات الزلزالية والمعدنية.

يمكن أن يساعد هذا العمل في اختبار الأفكار حول كيفية تشكل البركان هناك في المقام الأول. إحدى الفرضيات هي أن المادة الساخنة ارتفعت من القشرة تحت القشرة ، كما يحدث تحت جزر هاواي.

بالنسبة للدكتور فنغ ، تنتهي قريبًا تأشيرته الحالية التي تسمح له بالعمل في الولايات المتحدة. يتنقل في مسيرته العلمية وسط الصراع الجيوسياسي بين الولايات المتحدة والصين ، ويتقدم بطلب للحصول على واحدة جديدة.

وقال: “لقد بدأنا الآن في دراسة الهياكل الجرانيتية المحتملة الأخرى على القمر”. “أيضًا ، سنوسع نماذجنا لاستكشاف أقمار المشتري الجليدية. لذلك ، أحاول البقاء في أمريكا قدر الإمكان “.