كان قمرنا يبتعد ببطء عن الأرض على مدى 2.5 مليار سنة الماضية

بالنظر إلى القمر في سماء الليل ، لن تتخيل أبدًا أنه يتحرك ببطء بعيدًا عن الأرض. لكننا نعلم خلاف ذلك. في عام 1969 ، قامت بعثات أبولو التابعة لناسا بتركيب ألواح عاكسة على القمر. وقد أظهر ذلك أن القمر يتحرك حاليًا على بعد 3.8 سم من الأرض كل عام.

إذا أخذنا معدل الركود الحالي للقمر وقمنا بإعادته في الوقت المناسب ، فسينتهي بنا الأمر إلى اصطدام بين الأرض والقمر منذ حوالي 1.5 مليار سنة. ومع ذلك ، تشكل القمر منذ حوالي 4.5 مليار سنة ، مما يعني أن معدل الركود الحالي دليل ضعيف للماضي.

جنبا إلى جنب مع زملائنا الباحثين من جامعة أوتريخت وجامعة جنيف ، كنا نستخدم مجموعة من التقنيات لمحاولة الحصول على معلومات عن الماضي البعيد لنظامنا الشمسي.

اكتشفنا مؤخرًا المكان المثالي للكشف عن التاريخ الطويل الأمد لقمرنا المتراجع. وهي ليست من دراسة القمر نفسه ، ولكن من قراءة الإشارات في طبقات الصخور القديمة على الأرض.

القراءة بين الطبقات

في حديقة كاريجيني الوطنية الجميلة في غرب أستراليا ، تخترق بعض الوديان رواسب ذات طبقات إيقاعية عمرها 2.5 مليار عام. هذه الرواسب عبارة عن تكوينات حديدية مربوطة ، تتكون من طبقات مميزة من الحديد والمعادن الغنية بالسيليكا كانت موجودة على نطاق واسع في قاع المحيط وتوجد الآن في أقدم أجزاء قشرة الأرض.

تُظهر تعريضات الجرف في جوفري فولز كيف تتناوب طبقات تشكيل الحديد البني المحمر التي يقل سمكها عن متر بقليل ، على فترات منتظمة ، بآفاق أرق وأكثر قتامة.

تتكون الفواصل المظلمة من نوع أكثر ليونة من الصخور وهو أكثر عرضة للتآكل. تكشف نظرة فاحصة على النتوءات عن وجود تباين منتظم أصغر حجمًا. تكشف الأسطح الصخرية ، التي تم صقلها بواسطة مياه الأنهار الموسمية التي تمر عبر الوادي ، عن نمط من الطبقات البيضاء والحمراء والرمادية المزرقة بالتناوب.

في عام 1972 ، أثار عالم الجيولوجيا الأسترالي AF Trendall سؤالًا حول أصل المقاييس المختلفة للأنماط الدورية والمتكررة المرئية في طبقات الصخور القديمة هذه. وأشار إلى أن الأنماط قد تكون مرتبطة بالتغيرات السابقة في المناخ الناجمة عن ما يسمى “دورات ميلانكوفيتش”.

التغيرات المناخية الدورية

تصف دورات ميلانكوفيتش كيف تؤثر التغيرات الصغيرة والدورية في شكل مدار الأرض واتجاه محورها على توزيع ضوء الشمس الذي تتلقاه الأرض على مدى سنوات.

في الوقت الحالي ، تتغير دورات ميلانكوفيتش المهيمنة كل 400000 سنة و 100000 سنة و 41000 سنة و 21000 سنة. تمارس هذه الاختلافات سيطرة قوية على مناخنا على مدى فترات زمنية طويلة.

الأمثلة الرئيسية لتأثير تأثير ميلانكوفيتش المناخي في الماضي هي حدوث فترات شديدة البرودة أو الدفء ، فضلاً عن الظروف المناخية الإقليمية الأكثر رطوبة أو جفافاً.

أدت هذه التغيرات المناخية إلى تغيير كبير في الظروف على سطح الأرض ، مثل حجم البحيرات. إنها تفسير التخضير الدوري للصحراء الصحراوية وانخفاض مستويات الأكسجين في أعماق المحيط. أثرت دورات ميلانكوفيتش أيضًا على هجرة وتطور النباتات والحيوانات بما في ذلك الأنواع الخاصة بنا.

ويمكن قراءة بصمات هذه التغييرات من خلال التغيرات الدورية في الصخور الرسوبية.

التذبذب المسجل

ترتبط المسافة بين الأرض والقمر ارتباطًا مباشرًا بتردد إحدى دورات ميلانكوفيتش – دورة السبق المناخية. تنشأ هذه الدورة من الحركة التمهيدية (الاهتزاز) أو تغيير اتجاه محور دوران الأرض بمرور الوقت. تبلغ مدة هذه الدورة حاليًا 21000 عام ، لكن هذه الفترة كانت أقصر في الماضي عندما كان القمر أقرب إلى الأرض.

هذا يعني أنه إذا تمكنا أولاً من العثور على دورات ميلانكوفيتش في الرواسب القديمة ثم وجدنا إشارة تذبذب الأرض وتحديد فترتها ، يمكننا تقدير المسافة بين الأرض والقمر في الوقت الذي ترسبت فيه الرواسب.

أظهر بحثنا السابق أنه يمكن الحفاظ على دورات ميلانكوفيتش في تشكيل الحديد النطاقات القديمة في جنوب إفريقيا ، مما يدعم نظرية تريندال.

من المحتمل أن تكون التكوينات الحديدية ذات النطاقات في أستراليا قد ترسبت في نفس المحيط مثل صخور جنوب إفريقيا ، منذ حوالي 2.5 مليار سنة. ومع ذلك ، فإن الاختلافات الدورية في الصخور الأسترالية تكون مكشوفة بشكل أفضل ، مما يسمح لنا بدراسة الاختلافات بدقة أعلى بكثير.

اقرأ المزيد: المحفوظات الصلبة تسجل الاختلافات في مدار الأرض

أظهر تحليلنا لتشكيل الحديد الأسترالي النطاقات أن الصخور تحتوي على مقاييس متعددة من الاختلافات الدورية التي تتكرر تقريبًا على فترات 10 و 85 سم. عند دمج هذه السماكات مع المعدل الذي ترسبت به الرواسب ، وجدنا أن هذه التغيرات الدورية حدثت كل 11000 سنة و 100000 سنة تقريبًا.

لذلك ، اقترح تحليلنا أن دورة 11000 التي لوحظت في الصخور من المحتمل أن تكون مرتبطة بدورة مقدمة مناخية ، لها فترة أقصر بكثير من 21000 سنة الحالية. ثم استخدمنا إشارة الاستباقية هذه لحساب المسافة بين الأرض والقمر منذ 2.46 مليار سنة.

وجدنا أن القمر كان أقرب إلى الأرض بحوالي 60 ألف كيلومتر (تلك المسافة تبلغ 1.5 ضعف محيط الأرض). هذا من شأنه أن يجعل طول اليوم أقصر بكثير مما هو عليه الآن ، بحوالي 17 ساعة بدلاً من 24 ساعة الحالية.

فهم ديناميكيات النظام الشمسي

قدم البحث في علم الفلك نماذج لتشكيل نظامنا الشمسي ، ورصد الظروف الحالية.

تمثل دراستنا وبعض الأبحاث التي أجراها آخرون إحدى الطرق الوحيدة للحصول على بيانات حقيقية عن تطور نظامنا الشمسي ، وستكون ضرورية للنماذج المستقبلية لنظام الأرض والقمر.

إنه لأمر مدهش حقًا أنه يمكن تحديد ديناميكيات النظام الشمسي السابقة من خلال الاختلافات الصغيرة في الصخور الرسوبية القديمة. ومع ذلك ، هناك نقطة بيانات مهمة لا تعطينا فهمًا كاملاً لتطور نظام الأرض والقمر.

نحتاج الآن إلى بيانات موثوقة أخرى وأساليب نمذجة جديدة لتتبع تطور القمر عبر الزمن. وقد بدأ فريق البحث لدينا بالفعل في البحث عن المجموعة التالية من الصخور التي يمكن أن تساعدنا في اكتشاف المزيد من القرائن حول تاريخ النظام الشمسي.