الغلاف الجوي للقمر: الرذاذ الشمسي وهجوم النيازك على الكويكب

منذ ثمانينيات القرن العشرين، لاحظ علماء الفلك وجود طبقة رقيقة جداً من الذرات ترتدّ فوق سطح القمر. من المحتمل أن يكون هذا الغلاف الجوي الرقيق، المعروف تقنياً باسم "الغلاف الخارجي"، نتاجاً لنوع من أنواع التجوية الفضائية. لكن ماهية هذه العمليات بالضبط كان من الصعب تحديدها بأي قدر من اليقين.

في دراسة جديدة نُشرت يوم الثاني من أغسطس/آب الحالي في مجلة Science Advances، أعلن باحثون إنهم حددوا العملية الرئيسية التي شكلت الغلاف الجوي للقمر وتستمر في حمايته حتى اليوم.

يقترح المؤلفون أن الغلاف الجوي للقمر مدعوم منذ مليارات السنين، من خلال هذا الهجوم الذي تسبب في ظاهرة تُسمى "التبخر الناتج عن الاصطدام". تحدث هذه العملية عندما ترفع الاصطدامات تربة القمر، ما يؤدي إلى تبخر المواد التي إما تهرب إلى الفضاء، أو تظل معلقة فوق القمر، وبالتالي تجديد غلافه الخارجي.

تقول المؤلفة الرئيسية للدراسة، نيكول ني، الأستاذة المساعدة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في الولايات المتحدة الأميركية: "لقد قدمنا إجابة قاطعة مفادها أن تبخر تأثير النيازك هو العملية السائدة التي تخلق الغلاف الجوي للقمر". تضيف في تصريحات لـ"العربي الجديد": "يبلغ عمر القمر ما يقرب من 4.5 مليارات سنة. وخلال ذلك الوقت، تعرّض سطحه لقصف مستمر من النيازك. لقد أظهرنا أنه في النهاية يصل الغلاف الجوي الرقيق إلى حالة مستقرة، لأنه يتم تجديده باستمرار من خلال التأثيرات الصغيرة في جميع أنحاء القمر".

في وقت مبكر من عمر القمر، كان النظام الشمسي الوليد عنيفاً ومضطرباً. نتيجةً لذلك، تعرّض سطح القمر، بتكرار، لضربات نيازك ضخمة. بدأ العلماء أولاً بالشك في أن هجوم الصخور الفضائية على القمر كان مسؤولاً جزئياً عن توليد الغلاف الخارجي عندما درس مستكشف الغلاف الجوي والغبار القمري التابع لوكالة ناسا (LADEE) الغلاف الجوي الرقيق للقمر، وظروف السطح والتأثيرات البيئية على الغبار القمري في عام 2013.

دفع ذلك الباحثين إلى تسليط الضوء على عمليتين تعملان على تجديد الغلاف الخارجي. كانت الأولى هي التبخر الناتج عن تأثير اصطدام النيازك بسطح القمر، والثانية كانت "رش الأيونات" التي تحدث عندما تضرب الجسيمات المشحونة عالية الطاقة من الشمس، والمعروفة باسم "الرياح الشمسية"، سطح القمر وتنقل الطاقة إلى الذرات، ما يتسبب أيضاً في قذف هذه الذرات إلى الغلاف الخارجي.

 "استناداً إلى بيانات المستكشف LADEE، اكتشفنا أن كلتا العمليتين تلعبان دوراً. على سبيل المثال، أظهرت البيانات أنه في أثناء هطول النيازك، يلاحَظ المزيد من الذرات في الغلاف الجوي، ما يعني أن الاصطدامات لها تأثير. لكنها أظهرت أيضاً أنه عندما يكون القمر محمياً من الشمس، كما هو الحال في أثناء الكسوف، تحدث كذلك تغييرات في ذرات الغلاف الجوي، ما يعني أن الشمس لها تأثير أيضاً. لذا، لم تكن النتائج واضحة أو كمية"، تقول المؤلفة الرئيسية للدراسة.

تمكن الفريق من فحص عشر عينات من تربة القمر، وزن كل منها يصل إلى 100 مليغرام فقط. ثم شرع الباحثون في عزل عنصرين في هذه العينات: البوتاسيوم والروبيديوم. كلا العنصرين متطايران، ما يعني أنهما يتبخران بسهولة، سواء بسبب ضربات النيازك أو بسبب الرذاذ الشمسي الناجم عن الرياح الشمسية.

أراد الفريق معرفة نسب النظائر المختلفة للبوتاسيوم والروبيديوم. والنظير هو شكل من أشكال العنصر يحتوي على أعداد مختلفة من النيوترونات في نواته الذرية. وهذا يعني أن النظائر ذات النيوترونات الأكثر تكون أثقل من تلك التي تحتوي على عدد أقل من النيوترونات.

وجد الباحثون أن تربة القمر تحتوي في الغالب على نظائر ثقيلة من البوتاسيوم والروبيديوم. ساعدهم ذلك في التوصل إلى أن تبخر تأثير الاصطدام هو العملية السائدة التي تتبخر بها الذرات وترتفع لتكوين الغلاف الجوي للقمر. كما وجد الباحثون أن 70% من الغلاف الخارجي للقمر تكوّن بواسطة ضربات النيازك وتبخر التأثير، مع تخصيص 30% للرياح الشمسية ورش الأيونات.