اكتشاف وجود معدنين جديدين من مركبات التيتانيوم على سطح القمر

عادت مركبة الهبوط الصينية Chang’e 5 إلى الأرض في 16 كانون الأول 2020 مع أول عينة تم جلبها من القمر منذ عام 1976، وضمن العينة التي يبلغ وزنها 1.7 كيلوغرام تقريباً، وجد الباحثون خرزة زجاجية تحتوي على حفرة يبلغ عرضها حوالي 9 ميكرومتر، تشكلت من تأثير اصطدام قطعة من الغبار الفضائي سريع السفر المعروف باسم النيزك الصغير، وعلى حافة الحفرة الصغيرة، عثروا على معدنين من مركبات التيتانيوم، ثلاثي الزوايا و Triclinic Ti2O، وهذان المركبان لم يتم العثور عليهما على سطح القمر من قبل ولا يتواجدان بشكل طبيعي على كوكب الأرض، وهما الآن المعادن الجديدة السابعة والثامنة التي تم اكتشافها على القمر حتى الآن، كما هو موضح في ورقة بحثية حديثة نشرتها مجلة علم الفلك الطبيعي.

على كوكب الأرض، يؤدي الاحتكاك الناتج عن تحرك النيازك عبر الغلاف الجوي إلى إبطائها ويمكن أن تحترق بشكل كامل بحسب حجمها وسرعتها، أما على سطح القمر والأجسام الأخرى التي لا تحتوي على غلاف جوي، لا يوجد حاجز بين الحطام الفضائي والسطح الصخري، وبالتالي، لا يتعرض القمر للقصف بالنيازك والكويكبات الكبيرة التي أدت إلى وجود الفوهات بكثرة على سطحه، بل يتعرض أيضاً للقصف بالنيازك الصغيرة بحجم الغبار التي تتحرك بسرعات عالية تصل إلى 20 كيلومتر في الثانية، أي حوالي 30 مرة أسرع من طائرة اف 16، وتعتبر تأثيرات النيازك الدقيقة هذه ضرورية في تشكيل سطح القمر.

وفقاً لمؤلفي الدراسة، فإن الخرزة الزجاجية المثقوبة غنية بالحديد، ومن المحتمل أنها تشكلت نتيجة اصطدام نيزك أكبر في منطقة 'ماريا' القمرية، وهي سهول بازلتية شاسعة ومظلمة تملأ أحواض الارتطام القديمة، وباستخدام المجهر الإلكتروني الماسح، حدد الباحثون معادن الإلمنيت والترويليت والأباتيت الموجودة على سطح الخرزة، والإلمنيت، الشائع في منطقة 'الفرس' القمري، هو معدن أكسيد الحديد التيتانيوم والمصدر المحتمل للتيتانيوم الذي شكل المعدنين الجديدين.

لتسليط الضوء على التفاعلات الكيميائية والفيزيائية التي حدثت أثناء اصطدام النيزك الصغير، ركز الباحثون على الحفرة التي أحدثها الاصطدام على سطح الخرزة، واستخدموا المجهر الإلكتروني النافذ للنظر إلى رواسب أكسيد التيتانيوم الصغيرة بقطر 100-300 نانومتر، الموجودة على حافة الحفرة، ومراقبة الهياكل الشبكية التي تحدد مراحلها المعدنية، ويعتقد الباحثون أن المعادن تشكلت عن طريق تبخر الإلمنيت أثناء الاصطدام، مما أدى إلى تمزيق العناصر المكونة له، حيث يتم بعد ذلك إعادة دمج بلازما التيتانيوم والأكسجين بسرعة وترسيبها على سطح الخرزة الزجاجية، ويتم إنشاء هذه المعادن بشكل مصطنع في المختبرات باستخدام ترسيب الليزر النبضي، وهي عملية مماثلة.

ويقول الباحثون أن هناك سببين وراء عدم رؤيتنا لهذه المعادن بشكل طبيعي على الأرض: عدم وجود النيازك الدقيقة عالية السرعة ووجود الماء والأكسجين في الغلاف الجوي، مما قد يغير التفاعلات التي تؤدي إلى ترسب المعادن، ونظراً لوفرة تأثيرات الإلمنيت والنيازك الدقيقة على سطح القمر، يتوقع الباحثون أن تكون منتجات التجوية الفضائية هذه موجودة عبر مجموعة مناطق على القمر، ولكن نظراً لأن الرواسب صغيرة جداً، فمن المحتمل أنه تم التغاضي عنها في العينات السابقة المأخوذة من القمر.