أظهرت دراسة أين ولدت ثيا ولماذا سميت بجارة الأرض

لأول مرة، استخدم علماء الكواكب الألمان والأمريكيون نظائر الحديد في صخور القمر لتحديد مصدر ثيا – وهو نفس الكوكب الأولي بحجم المريخ الذي اصطدم بالأرض الفتية قبل 4.5 مليار سنة وأنجب القمر حرفيًا. ونشرت نتائج الدراسة في العلوم.

لماذا يمكن اكتشاف ذلك بعد مليارات السنين؟

عندما كان النظام الشمسي في طور التشكل، لم يكن قرص الغاز والغبار المحيط بالشمس الفتية متجانسًا. وفيها، كما هو الحال في طبقة الكعكة، تهيمن نسب مختلفة من النظائر – الإصدارات الخفيفة والثقيلة من نفس العنصر – على مسافات مختلفة من المركز. بالقرب من الشمس يوجد تكوين واحد، وعلى مسافة أبعد يوجد تكوين آخر. نشأت الكواكب مما كان قريبًا منها، لذلك لا يزال توقيعها الكيميائي محفوظًا.

ما الذي تم قياسه بالضبط؟

القيادة تحت قيادة تيمو هوب من معهد ماكس بلانك وأخذت جامعة شيكاغو ستة عينات قمرية أعادها رواد فضاء أبولو في الفترة 1969-1972، وخمسة عشر صخرة أرضية من أنواع مختلفة. الابتكار الرئيسي هو أنهم حققوا لأول مرة قياسًا دقيقًا للغاية لنظائر الحديد في صخور الوشاح. في السابق، كان الحديد يعتبر “صاخبا”: كان هناك الكثير منه، ويتأكسد بسهولة وكان “مختلطا” باستمرار في الصهارة، لذلك فقدت الاختلافات الصغيرة ببساطة. أعطى الكروم والتيتانيوم والزركونيوم إشارة نظيفة، لكن الحديد لم يفعل ذلك. الآن تعلم العلماء إزالة كل هذا الضجيج ورؤية صورة واضحة.

النتيجة: لا يمكن التمييز بين الأرض والقمر عملياً من حيث الحديد. وهذا يؤكد البيانات القديمة للعناصر الأخرى، ولكن الصورة اكتملت الآن.

كيف تم “إرجاع” الكارثة

وبدلاً من إجراء الملايين من عمليات المحاكاة الحاسوبية للاصطدام، اتخذ العلماء نهجاً مختلفاً. لقد طرحوا السؤال في الاتجاه المعاكس: ما هو التكوين والحجم الذي كان يجب أن يمتلكه ثيا والأرض المبكرة قبل الاصطدام، بحيث حصلوا بعد الكارثة على النسب النظائرية التي نراها اليوم في عباءة الأرض والصخور القمرية.

اتضح أن هناك خيارات قليلة. تم إسقاط معظمها على الفور لأنها لا تتناسب مع ما نعرفه عن تكوين الكواكب من النيازك.

من أين يأتي الحديد الزائد في عباءة الأرض؟

تشكلت النواة الحديدية للأرض الفتية بسرعة كبيرة. وقد هاجر كل الحديد الموجود في الوشاح تقريبًا إلى القلب تحت تأثير الجاذبية. ولذلك فإن الحديد الموجود في الطبقات العليا من الأرض اليوم ظهر بعد اكتمال تكوين النواة، ويرتبط أصله بالمواد التي جلبتها ثيا.

اتضح أن كل الحديد تقريبًا الذي صنعت منه البشرية فيما بعد السكاكين الأولى وبنى السفن وناطحات السحاب هو حطام كوكب مفقود.

ولكي يكونوا في الجانب الآمن، نظر العلماء إلى ما هو أكثر من مجرد الحديد. لا يتحرك الزركونيوم تقريبًا – فقد ظل في الوشاح منذ البداية ويسجل تكوين الأرض قبل الاصطدام. يضيف الموليبدينوم والكروم تفاصيل حول كيفية تشكل النواة بالضبط. أعطت هذه العناصر مجتمعة صورة واضحة.

أين ولدت ثيا بالضبط؟

السيناريو الأكثر احتمالا هو أن ثيا تشكلت في النظام الشمسي الداخلي، أقرب إلى الشمس من مدار الأرض الحديثة. وكانت مواد بنائها مشابهة لتلك الموجودة في الأرض، ولكن مع وجود اختلافات صغيرة ولكن متميزة في النظائر.

يقول تيمو هوب، المؤلف الرئيسي للدراسة: “ربما كانت الأرض وثيا جارتين”.

ويضيف تورستن كلاين، مدير معهد ماكس بلانك: “إن تكوين الجسم يخزن تاريخ تكوينه بأكمله، بما في ذلك مكان نشأته”.

في السابق، كان يعتقد أن ثيا يمكن أن تصل من أي مكان – من حزام الكويكبات، من خلف كوكب المشتري، حتى من السحب الخارجية. الآن ضاقت الدائرة بشكل حاد. الاكتشاف الجديد يجعل نظرية التأثير العملاق أكثر مصداقية ويشرح سبب التشابه الكبير بين القمر والأرض في التكوين. كما أنه يحسم أخيرًا الجدل حول تكوين القمر – حوالي 70-80٪ منه يتكون من مادة ثيا، وليس من عباءة الأرض.