9.2: سطح القمر

Last updated
Save as PDF

Page ID: 197211

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

أهداف التعلم

في نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:

فرّق بين السمات السطحية الرئيسية للقمر
وصف تاريخ سطح القمر
وصف خصائص «التربة» القمرية

المظهر العام

إذا نظرت إلى القمر من خلال التلسكوب، يمكنك أن ترى أنه مغطى بالفوهات الصدمية من جميع الأحجام. وأبرز ملامح سطح القمر - تلك التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة والتي تشكل الميزة التي تسمى غالبًا «الرجل في القمر» - هي بقع شاسعة من تدفقات الحمم البركانية الداكنة.

منذ قرون، اعتقد مراقبو القمر الأوائل أن القمر يحتوي على قارات ومحيطات وأنه مكان محتمل للحياة. أطلقوا على المناطق المظلمة اسم «البحار» (ماريا باللاتينية، أو ماري في صيغة المفرد التي تُنطق بـ «mah ray»). لا تزال أسمائهم، ماري نوبيوم (بحر الغيوم)، وماري ترانكويليتاتيس (بحر الهدوء)، وما إلى ذلك، قيد الاستخدام حتى اليوم. في المقابل، لم يتم تسمية المناطق «البرية» بين البحار. ومع ذلك، فقد تم تسمية الآلاف من الحفر الفردية، معظمها للعلماء والفلاسفة الكبار (الشكل\(\PageIndex{1}\)). ومن بين أبرز الفوهات تلك التي سميت باسم أفلاطون وكوبرنيكوس وتايكو وكيبلر. ومع ذلك، لا يمتلك غاليليو سوى فوهة صغيرة، مما يعكس مكانته المنخفضة بين علماء الفاتيكان الذين صنعوا بعض الخرائط القمرية الأولى.

نحن نعلم اليوم أن تشابه السمات القمرية مع السمات الأرضية سطحي. حتى عندما تبدو متشابهة إلى حد ما، فإن أصول السمات القمرية مثل الحفر والجبال تختلف كثيرًا عن نظيراتها الأرضية. إن النقص النسبي للنشاط الداخلي للقمر، إلى جانب غياب الهواء والماء، يجعل معظم تاريخه الجيولوجي مختلفًا عن أي شيء نعرفه على الأرض.

شروق الشمس على قمم الجبال المركزية في تايكو كريتر، كما صورته المركبة المدارية الاستطلاعية القمرية التابعة لوكالة ناسا.

بديل — صورة\(\PageIndex{1}\) لشروق الشمس على قمم الجبال المركزية في تايكو كريتر، كما صورته المركبة المدارية الاستطلاعية القمرية التابعة لوكالة ناسا. تعد Tycho، التي يبلغ قطرها حوالي 82 كيلومترًا، واحدة من أصغر الفوهات القمرية الكبيرة جدًا. يرتفع الجبل المركزي 12 كيلومترًا فوق أرضية الحفرة.

تاريخ القمر

لتتبع التاريخ التفصيلي للقمر أو أي كوكب، يجب أن نكون قادرين على تقدير أعمار الصخور الفردية. بمجرد إعادة عينات القمر من قبل رواد فضاء أبولو، تم تطبيق تقنيات التأريخ الإشعاعي التي تم تطويرها للأرض عليها. تراوحت أعمار التصلب للعينات من حوالي 3.3 إلى 4.4 مليار سنة، وهي أقدم بكثير من معظم الصخور على الأرض. للمقارنة، كما رأينا في الفصل الخاص بالأرض والقمر والسماء، تشكلت الأرض والقمر منذ ما بين 4.5 و 4.6 مليار سنة.

تتكون معظم قشرة القمر (83%) من صخور سيليكات تسمى الأنورثوسيتات؛ وتعرف هذه المناطق باسم المرتفعات القمرية. وهي مصنوعة من صخور منخفضة الكثافة نسبيًا تتصلب على القمر البارد مثل الخبث العائم على قمة المصهر. نظرًا لأنها تشكلت في وقت مبكر جدًا من تاريخ القمر (منذ ما بين 4.1 و 4.4 مليار سنة)، فإن المرتفعات أيضًا مليئة بالحفر الشديد، وتحمل ندوب كل تلك المليارات من السنين من تأثيرات الحطام بين الكواكب (الشكل\(\PageIndex{2}\)).

على عكس الجبال على الأرض، لا تحتوي مرتفعات القمر على أي طيات حادة في نطاقاتها. تتميز المرتفعات بملامح منخفضة ومستديرة تشبه أقدم الجبال وأكثرها تآكلًا على وجه الأرض (الشكل). نظرًا لعدم وجود جو أو ماء على القمر، لم تكن هناك رياح أو مياه أو جليد لنقشها في منحدرات وقمم حادة، بالطريقة التي رأيناها تتشكل بها على الأرض. تُعزى ميزاتها السلسة إلى التآكل التدريجي، ويرجع ذلك في الغالب إلى تأثير الحفر الناتج عن النيازك.

تعتبر الماريا أقل حفرًا بكثير من المرتفعات، وتغطي 17٪ فقط من سطح القمر، ومعظمها على جانب القمر الذي يواجه الأرض (الشكل\(\PageIndex{4}\)).

نعلم اليوم أن الماريا تتكون في الغالب من البازلت الداكن اللون (الحمم البركانية) التي تم وضعها في الانفجارات البركانية منذ مليارات السنين. في نهاية المطاف، ملأت تدفقات الحمم البركانية هذه جزئيًا المنخفضات الضخمة التي تسمى أحواض الارتطام، والتي نتجت عن تصادم أجزاء كبيرة من المواد مع القمر في وقت مبكر نسبيًا من تاريخه. يشبه البازلت الموجود على القمر (الشكل\(\PageIndex{5}\)) إلى حد كبير في تكوينه القشرة تحت محيطات الأرض أو الحمم البركانية التي اندلعت بسبب العديد من البراكين الأرضية. أصغر أحواض الارتطام على سطح القمر هي Mare Orientale، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{6}\).

ربما بدأ النشاط البركاني في وقت مبكر جدًا من تاريخ القمر، على الرغم من فقدان معظم الأدلة على النصف مليار سنة الأولى. ما نعرفه هو أن البراكين الرئيسية للفرس، والتي تضمنت إطلاق الحمم البركانية من مئات الكيلومترات تحت سطح الأرض، انتهت منذ حوالي 3.3 مليار سنة. بعد ذلك، تم تبريد الجزء الداخلي من القمر، واقتصر النشاط البركاني على عدد قليل جدًا من المناطق الصغيرة. تأتي القوى الأولية التي تغير السطح من الخارج وليس من الداخل.

على سطح القمر

«السطح ناعم ومسحوق. يمكنني التقاطها بشكل فضفاض بإصبع قدمي. لكنني أستطيع أن أرى آثار أقدام حذائي والدوس في الجسيمات الرملية الدقيقة». —نيل أرمسترونج، رائد فضاء أبولو 11، مباشرة بعد صعوده إلى القمر لأول مرة.

سطح القمر مدفون تحت تربة دقيقة من شظايا الصخور الصغيرة المحطمة. كان الغبار البازلتي الداكن لماريا القمر يسيل من كل خطوات رواد الفضاء، وبالتالي شق طريقه في النهاية إلى جميع معدات رواد الفضاء. الطبقات العليا من السطح مسامية وتتكون من غبار معبأ بشكل فضفاض غرقت فيه أحذيتهم عدة سنتيمترات (الشكل\(\PageIndex{7}\)). هذا الغبار القمري، مثل أي شيء آخر على القمر، هو نتاج التأثيرات. كل حدث حفري، كبير أو صغير، يكسر صخرة سطح القمر وينثر الأجزاء. في النهاية، أدت مليارات السنين من التأثيرات إلى تقليل الكثير من الطبقة السطحية إلى جزيئات بحجم الغبار أو الرمل.

في حالة عدم وجود أي هواء، يتعرض سطح القمر لدرجات حرارة قصوى أكبر بكثير من سطح الأرض، على الرغم من أن الأرض تقع تقريبًا على نفس المسافة من الشمس. بالقرب من الظهيرة المحلية، عندما تكون الشمس في أعلى مستوياتها في السماء، ترتفع درجة حرارة التربة القمرية المظلمة فوق نقطة غليان الماء. خلال الليل القمري الطويل (الذي، مثل اليوم القمري، يستمر أسبوعين من الأرض ¹)، تنخفض درجة الحرارة إلى حوالي 100 كلفن (-173 درجة مئوية). إن التبريد الشديد ليس فقط نتيجة غياب الهواء ولكن أيضًا بسبب الطبيعة المسامية للتربة المتربة للقمر، والتي تبرد بسرعة أكبر من الصخور الصلبة.

تعرف على كيفية تشكل فوهات القمر والماريا من خلال مشاهدة مقطع فيديو أنتجه فريق مسبار الاستطلاع القمري (LRO) التابع لناسا حول تطور القمر، وتتبعه من أصله منذ حوالي 4.5 مليار سنة إلى القمر الذي نراه اليوم. شاهد محاكاة لكيفية تشكل فوهات القمر والماريا خلال فترات التأثير والنشاط البركاني والقصف العنيف.

المفاهيم الأساسية والملخص

تم تشكيل القمر، مثل الأرض، منذ حوالي 4.5 مليار عام. تتكون مرتفعات القمر ذات الحفر الكثيفة من الصخور التي يزيد عمرها عن 4 مليارات سنة. اندلعت السهول البركانية الداكنة للماريا بشكل أساسي منذ ما بين 3.3 و 3.8 مليار سنة. بشكل عام، تهيمن التأثيرات على السطح، بما في ذلك التأثيرات الصغيرة المستمرة التي تنتج تربته ذات الحبيبات الدقيقة.

الحواشي

¹ يمكنك رؤية دورة النهار والليل على جانب القمر التي تواجهنا في شكل مراحل القمر. يستغرق الأمر حوالي 14 يومًا حتى ينتقل جانب القمر الذي يواجهنا من اكتمال القمر (كل شيء مضاء) إلى القمر الجديد (كله مظلم). يوجد المزيد حول هذا في الفصل 4: الأرض والقمر والسماء.

مسرد المصطلحات

المرتفعات: مناطق القمر الأخف وزنًا والشديدة الحفر، والتي تكون عمومًا أعلى بعدة كيلومترات من ماريا

فرس: (صيغة الجمع: ماريا) باللاتينية تعني «البحر»؛ الاسم المطبق على المعالم المظلمة والناعمة نسبيًا التي تغطي 17% من سطح القمر