قبل أربعة مليارات عام ، انسكبت الحمم البركانية على قشرة القمر ، مما أدى إلى نقش الرجل على القمر الذي نراه اليوم. لكن البراكين ربما تركت أيضًا إرثًا أكثر برودة: الجليد.
توصلت دراسة جديدة إلى أن ملياري سنة من الانفجارات البركانية على القمر ربما أدت إلى تكوين العديد من الغلاف الجوي قصير العمر ، والذي يحتوي على بخار الماء. الذي – التي بخار يمكن أن ينتقل عبر الغلاف الجوي قبل أن يستقر كجليد في القطبين ، أفاد الباحثون في مايو مجلة علوم الكواكب.
منذ وجود تم تأكيد الجليد القمري في عام 2009 ، ناقش العلماء الأصول المحتملة للمياه على القمر ، والتي تشمل الكويكبات أو المذنبات أو الذرات المشحونة كهربائيًا التي تحملها الرياح الشمسية (SN: 11/13/09). أو ربما نشأ الماء على القمر نفسه ، على شكل بخار نتج عن الطفح الجلدي للانفجارات البركانية منذ 4 مليارات إلى 2 مليار سنة.
“إنه سؤال مثير للاهتمام حقًا كيف يمكن لتلك المواد المتطايرة [such as water] يقول أندرو ويلكوسكي ، عالم الكواكب في جامعة كولورادو بولدر. “ما زلنا لا نملك حقًا التعامل الجيد مع الكمية الموجودة وأين توجد بالضبط.”
قرر ويلكوسكي وزملاؤه البدء بمعالجة جدوى النشاط البركاني كمصدر للجليد القمري. خلال ذروة البراكين القمرية ، حدثت الانفجارات مرة واحدة كل 22000 عام تقريبًا. بافتراض أن H.2شكل O حوالي ثلث الغازات البركانية – استنادًا إلى عينات من الصهارة القمرية القديمة – حسب الباحثون أن الثورات البركانية أطلقت ما يزيد عن 20 كوادريليون كيلوغرام من بخار الماء في المجموع ، أو حجم ما يقرب من 25 بحيرة سوبيرورز.
قد يُفقد بعض هذا البخار في الفضاء ، لأن ضوء الشمس يكسر جزيئات الماء أو أن الرياح الشمسية قد تطاير الجزيئات بعيدًا عن القمر. ولكن عند القطبين المتجمدين ، قد يكون البعض قد التصق بالسطح كجليد.
ولكي يحدث ذلك ، فإن المعدل الذي يتكثف به بخار الماء في الجليد لا بد أن يتجاوز المعدل الذي يهرب به البخار من القمر. استخدم الفريق محاكاة حاسوبية لحساب ومقارنة هذه المعدلات. أخذت المحاكاة في الحسبان عوامل مثل درجة حرارة السطح وضغط الغاز وفقدان بعض البخار إلى مجرد صقيع.
وجد الفريق أن حوالي 40 في المائة من إجمالي بخار الماء المنفجر يمكن أن يتراكم على شكل جليد ، مع وجود معظم هذا الجليد في القطبين. على مدى بلايين السنين ، تحول بعض هذا الجليد مرة أخرى إلى بخار وهرب إلى الفضاء. تتنبأ محاكاة الفريق بكمية وتوزيع الجليد المتبقي. وهو ليس بكمية صغيرة: يمكن أن تصل الرواسب إلى مئات الأمتار عند أكثر نقاطها سمكًا ، حيث يكون القطب الجنوبي جليديًا بمقدار ضعف القطب الشمالي.
تتوافق النتائج مع افتراض طويل الأمد بأن الجليد يسيطر على القطبين لأنه عالق في مصائد باردة شديدة البرودة بحيث يظل الجليد متجمدًا لمليارات السنين.
تقول عالمة الكواكب مارغريت لانديس من جامعة كولورادو بولدر: “هناك بعض الأماكن في قطبي القمر باردة مثل بلوتو”.
يقول لانديس وويلكوسكي وزميلهم بول هاين ، وهو أيضًا عالم كواكب في جامعة كولورادو بولدر ، إن بخار الماء المتدفق من مصادر بركانية إلى القطبين ، ربما يعتمد على وجود الغلاف الجوي. كان من الممكن أن يسمح نظام عبور في الغلاف الجوي لجزيئات الماء بالسفر حول القمر مع زيادة صعوبة هروبها إلى الفضاء. تشير الحسابات الجديدة إلى أن كل ثوران بركاني أثار مناخًا جديدًا ، والذي استمر بعد ذلك لمدة 2500 عام قبل أن يختفي حتى الانفجار التالي بعد حوالي 20000 عام.
هذا الجزء من القصة هو الأكثر جاذبية لبارفاثي بريم ، عالم الكواكب في مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية في لوريل ، ميريلاند ، والذي لم يشارك في البحث. “إنه عمل تخيلي مثير للاهتمام حقًا … كيف تصنع أجواء من الصفر؟ ولماذا يذهبون في بعض الأحيان؟ ” هي تقول. “القطبية الجليدية هي طريقة واحدة لمعرفة ذلك.”
إذا انتشر الجليد القمري من البراكين في شكل بخار ماء ، فقد يحتفظ الجليد بذكرى ذلك الزمن البعيد. الكبريت في الجليد القطبي ، على سبيل المثال ، يشير إلى أنه جاء من بركان على عكس ، على سبيل المثال ، كويكب. تخطط بعثات القمر المستقبلية للتنقيب عن اللب الجليدي الذي يمكن أن يؤكد أصل الجليد.
سيكون البحث عن الكبريت مهمًا عند التفكير في الموارد القمرية. يقول الباحثون إن احتياطيات المياه هذه يمكن أن يحصدها رواد الفضاء يومًا ما للحصول على الماء أو وقود الصواريخ. ولكن إذا كانت كل مياه القمر ملوثة بالكبريت ، كما يقول لانديس ، “فهذا أمر بالغ الأهمية لمعرفة ما إذا كنت تخطط لجلب قشة معك إلى القمر.”
