من أين أتى القمر؟ تقول النظرية الأكثر شعبية أنه منذ حوالي 4.5 مليار سنة، اصطدم كوكب أولي بحجم المريخ بالأرض. بعض الحطام الناتج، الذي تم طرحه في المدار، تجمع لتكوين القمر.

هذه الفكرة، المعروفة باسم “الضربة الكبيرة”، ستشرح الكثير عن القمر. لكن العلماء يفتقرون إلى أدلة دامغة مثل حفرة أو قطع من الكوكب الأولي، المسمى ثيا.

وفي دراسة نشرت يوم الأربعاء في مجلة نيتشر، أكد الباحثون أن قطع ثيا نجت من الاصطدام، لكنها كانت موجودة على الحدود بين عباءة الأرض ونواتها، على عمق 1800 ميل تحت السطح.

وقال تشيان يوان، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا الذي قاد البحث: “لقد نظرنا إلى الأرض العميقة”. “لقد عثرنا على قطع كبيرة من النيزك ثيا.”

بدأ اهتمام الدكتور يوان خلال فصل دراسي في كيمياء الكواكب عندما كان طالب دراسات عليا في جامعة ولاية أريزونا. وأشار إلى أن الأستاذ سأل سؤالا مباشرا: “أين هو المرتطم ثيا الآن؟”

قال الدكتور يوان: “لقد ألهمتني هذه الفكرة حقًا”.

بعض ثيا يشكلون القمر الآن. لكن إذا كان ثيا بحجم المريخ، فإن حوالي 90% من كتلته سيعود إلى الأرض. من المؤكد أن بعضًا من ذلك ذاب واختلط بمعادن الأرض. ولكن ربما ظلت بعض قطع الكوكب الأولي سليمة تقريبًا.

وتساءل الدكتور يوان عما إذا كانت هذه القطع هي التي تشكل هيكلين غامضين في أعماق الأرض، عند الحدود بين القلب والوشاح. وتمتد النقطتان – واحدة تحت غرب أفريقيا، والأخرى تحت المحيط الهادئ – على مساحة كبيرة مثل القارة، وتمتد لأعلى مئات الأميال داخل الوشاح.

وقد تم رصدها لأول مرة منذ نصف قرن، عندما أدرك الباحثون أن الموجات الزلزالية – الاهتزاز الناتج عن الزلازل – تتباطأ عند مرورها عبر هذه المناطق. من الصعب معرفة الكثير عن الهياكل غير الموجودة. تشبه البيانات الزلزالية مخططًا صوتيًا للكوكب، حيث تقدم مناظر غامضة وانطباعية للهيكل. إنهم لا يخبرون عن درجة الحرارة أو المادة المصنوعة منها الهياكل. ومن المستحيل الحفر إلى هذا الحد داخل الكوكب لسحب العينات.

تُعرف النقطة الموجودة أسفل غرب إفريقيا باسم توزو، نسبة إلى ج. توزو ويلسون، عالم الجيوفيزياء الكندي والرائد في نظرية تكتونية الصفائح. والآخر، الموجود في أعماق المحيط الهادئ، يُسمى جيسون، نسبة إلى دبليو جيسون مورغان، الذي اقترح أن النقاط الساخنة نشأت من أعمدة من المواد ترتفع من الوشاح العميق.

اقترح بعض العلماء أن توزو وجيسون ربما كانا مصنوعين من الأرض البدائية، وهي أجزاء متبلورة من محيط الصهارة الذي كان يغطي السطح الذي لم يختلط أبدًا مع بقية الوشاح. واعتقد آخرون أن الهياكل يمكن أن تكون قطعًا من قشرة المحيط التي غاصت في الوشاح.

وأشار الدكتور يوان إلى أن حجم توزو وجيسون كانا مشابهين تقريبًا لحجم القمر، مما دفعه وزملائه إلى التساؤل عما إذا كان من الممكن أن يكونوا قطعًا إضافية من ثيا.

وفي ورقة Nature، أجروا سلسلة من عمليات المحاكاة الحاسوبية، حيث قاموا بتقسيم ثيا والأرض إلى قطع وتتبعوا حركة القطع أثناء الاصطدام وبعده.

وجدت النماذج أنه عندما ضرب ثيا الأرض، أدى الاصطدام إلى إذابة القشرة والجزء الخارجي من عباءة الأرض، وخلطهما مع أجزاء من ثيا. تشكل القمر من تلك السحابة من الحطام.

وقال الدكتور يوان إن عمليات المحاكاة أظهرت أيضًا أن أكثر من 10% من عباءة ثيا ربما انتهى بها الأمر مغروسة في الوشاح العميق للأرض. ولأنه يُعتقد أن وشاح ثيا كان أكثر ثراءً بالحديد من الأرض، فمن الممكن أن تكون تلك الأجزاء الأكثر كثافة قد غرقت إلى حدود الوشاح الأساسي للأرض. ثم اجتاحت الحمل الحراري في الوشاح قطع ثيا إلى توزو وجيسون. (في عمليات المحاكاة، تم تشكيل هيكلين أو ثلاثة.)

وقال بول تاكلي، أستاذ الجيوفيزياء في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ، والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة: “بالنسبة لي، إنها مثيرة للاهتمام وجديدة للغاية”.

وقال الدكتور تاكلي إن عمليات المحاكاة قدمت فرضية مقنعة، ولكنها ليست دليلاً، وقال الدكتور يوان إنه لا يزال من الممكن أن تكون النقط جاءت من قشرة المحيط أو بقايا بدائية.

وقال الدكتور يوان: “لا يمكن لدراستنا استبعاد الأسباب الأخرى”.

قد تحفز النتائج العلماء على النظر عن كثب في كيفية تأثير التأثير العملاق على حركة الحزام الناقل للقارات. قال الدكتور يوان: «ربما كان لها تأثيرات طويلة الأمد على التطور اللاحق للأرض».