جيولوجيا القمر

جيولوجيا القمر (يُطلق عليها أحيانًا علم البحار ، على الرغم من أن المصطلح الأخير يمكن أن يشير بشكل عام إلى " علم القمر ") مختلفة تمامًا عن جيولوجيا الأرض . يفتقر القمر إلى غلاف جوي حقيقي ، وغياب الأكسجين الحر والماء يقضي على التآكل الناتج عن الطقس . بدلاً من ذلك، يتآكل السطح بشكل أبطأ بكثير من خلال قصف سطح القمر بالنيازك الدقيقة . ^[1] ليس لديه أي شكل معروف من أشكال الصفائح التكتونية ، ^[2] لديه جاذبية أقل ، وبسبب صغر حجمه، فإنه يبرد بشكل أسرع. ^[3] بالإضافة إلى التأثيرات، تم تشكيل شكل سطح القمر بواسطة البراكين ، ^{[4] [5]} والتي يُعتقد الآن أنها انتهت منذ أقل من 50 مليون سنة. ^[6] القمر هو جسم متمايز ، مع قشرة ووشاح ونواة . ^[7]

تعتمد الدراسات الجيولوجية للقمر على مزيج من ملاحظات التلسكوب الأرضي والقياسات من المركبات الفضائية المدارية وعينات القمر والبيانات الجيوفيزيائية . تم أخذ عينات من ستة مواقع بشكل مباشر أثناء هبوط برنامج أبولو المأهول من عام 1969 إلى عام 1972، والتي أعادت 382 كيلوغرامًا (842 رطلاً) من صخور القمر وتربة القمر إلى الأرض ^[8] بالإضافة إلى ذلك، أعادت ثلاث مركبات فضائية سوفييتية آلية لونا 301 جرامًا أخرى (10.6 أونصة) من العينات، ^{[9] [10] [11]} وأعادت الروبوتية الصينية تشانغ إي 5 عينة قدرها 1731 جرامًا (61.1 أونصة) في عام 2020. ^[12]

القمر هو الجسم الوحيد خارج كوكب الأرض الذي لدينا عينات منه ذات سياق جيولوجي معروف. تم التعرف على عدد قليل من النيازك القمرية على الأرض، على الرغم من أن فوهات مصادرها على القمر غير معروفة. لم يتم استكشاف جزء كبير من سطح القمر، ولا يزال عدد من الأسئلة الجيولوجية دون إجابة.

تشمل العناصر المعروفة الموجودة على سطح القمر، من بين أمور أخرى، الأكسجين (O)، والسيليكون (Si)، والحديد (Fe)، والمغنيسيوم (Mg)، والكالسيوم (Ca)، والألمنيوم (Al)، والمنجنيز (Mn)، والتيتانيوم (Ti). ومن بين العناصر الأكثر وفرة الأكسجين والحديد والسيليكون. ويقدر محتوى الأكسجين بنحو 45٪ (بالوزن). ويبدو أن الكربون (C) والنيتروجين (N) موجودان فقط بكميات ضئيلة من الترسيب بواسطة الرياح الشمسية .

التركيب الكيميائي لسطح القمر ^[13]

مُجَمَّع	صيغة	تعبير
		ماريا	المرتفعات
السيليكا	ثاني أكسيد السيليكون 2	45.4%	45.5%
الألومينا	أ 2 أ 3	14.9%	24.0%
ليمون	أكسيد الكالسيوم	11.8%	15.9%
أكسيد الحديد الثنائي	أكسيد الحديد	14.1%	5.9%
المغنيسيا	أكسيد الماغنيسيوم	9.2%	7.5%
ثاني أكسيد التيتانيوم	ثاني أكسيد التيتانيوم 2	3.9%	0.6%
أكسيد الصوديوم	نا 2 أ2	0.6%	0.6%
		99.9%	100.0%

تشير بيانات مطياف النيوترون من Lunar Prospector إلى وجود الهيدروجين (H) المركز عند القطبين . ^[14]

لفترة طويلة من الزمن، كان السؤال الأساسي فيما يتعلق بتاريخ القمر يتعلق بأصله . تضمنت الفرضيات المبكرة الانشطار من الأرض، والالتقاط ، والتراكم المشترك . واليوم، أصبحت فرضية التأثير العملاق مقبولة على نطاق واسع من قبل المجتمع العلمي. ^[15]

تم تعريف التاريخ الجيولوجي للقمر في ستة عصور رئيسية، تسمى المقياس الزمني الجيولوجي القمري . بدءًا من حوالي 4.5 مليار سنة، ^[16] كان القمر المتشكل حديثًا في حالة منصهرة وكان يدور بالقرب من الأرض مما أدى إلى قوى المد والجزر . ^[17] أدت قوى المد والجزر هذه إلى تشويه الجسم المنصهر إلى شكل إهليلجي ، مع توجيه المحور الرئيسي نحو الأرض.

كان أول حدث مهم في التطور الجيولوجي للقمر هو تبلور محيط الصهارة القريب من الكرة الأرضية. ولا يُعرف على وجه اليقين ما كان عمقه، لكن العديد من الدراسات تشير إلى عمق يبلغ حوالي 500 كيلومتر أو أكثر. وكانت أول المعادن التي تشكلت في هذا المحيط هي سيليكات الحديد والمغنيسيوم الزبرجد والبيروكسين . ولأن هذه المعادن كانت أكثر كثافة من المواد المنصهرة المحيطة بها، فقد غرقت. وبعد اكتمال التبلور بنسبة 75% تقريبًا، تبلور الفلسبار البلاجيوكليزي الأنورثوسيتي الأقل كثافة وطفت ، مكونة قشرة أنورثوسيتية يبلغ سمكها حوالي 50 كيلومترًا. تبلورت غالبية محيط الصهارة بسرعة (في غضون حوالي 100 مليون سنة أو أقل)، على الرغم من أن الصهارة الغنية بالكريب المتبقية ، والتي تكون غنية للغاية بالعناصر غير المتوافقة والمنتجة للحرارة، ربما ظلت منصهرة جزئيًا لعدة مئات من الملايين (أو ربما مليار) سنة. ويبدو أن الصهارة الغنية بالكريب النهائية في محيط الصهارة أصبحت في نهاية المطاف مركزة داخل منطقة Oceanus Procellarum وحوض Imbrium ، وهي مقاطعة جيولوجية فريدة تُعرف الآن باسم Procellarum KREEP Terrane .

بعد فترة وجيزة من تشكل القشرة القمرية، أو حتى أثناء تشكلها، بدأت أنواع مختلفة من الصهارة التي من شأنها أن تؤدي إلى تشكل نوريتات وتروكتوليتات مجموعة المغنيسيوم [18] في التكون، على الرغم من عدم معرفة الأعماق الدقيقة التي حدث فيها هذا على وجه التحديد. تشير النظريات الحديثة إلى أن نشاط مجموعة المغنيسيوم كان محصورًا إلى حد ^كبير في منطقة Procellarum KREEP Terrane، وأن هذه الصهارة مرتبطة وراثيًا بـ KREEP بطريقة ما، على الرغم من أن أصلها لا يزال موضع نقاش كبير في المجتمع العلمي. أقدم صخور مجموعة المغنيسيوم لها أعمار تبلور تبلغ حوالي 3.85 مليار سنة . ومع ذلك، فإن آخر تأثير كبير ربما تم التنقيب عنه عميقًا في القشرة ( حوض إمبريوم ) حدث أيضًا قبل 3.85 مليار سنة. وبالتالي، يبدو من المحتمل أن النشاط البلوتوني لمجموعة المغنيسيوم استمر لفترة أطول بكثير، وأن الصخور البلوتونية الأصغر سنًا موجودة في أعماق السطح.

يبدو أن تحليل العينات المأخوذة من القمر يُظهر أن العديد من أحواض الاصطدام على القمر تشكلت في فترة زمنية قصيرة بين حوالي 4 و3.85 مليار سنة مضت. يُشار إلى هذه الفرضية باسم الكارثة القمرية أو القصف الثقيل المتأخر . ومع ذلك، من المعترف به الآن أن المقذوفات من حوض اصطدام إمبريوم (أحد أصغر أحواض الاصطدام الكبيرة على القمر) يجب أن توجد في جميع مواقع هبوط أبولو. وبالتالي، فمن الممكن أن تكون أعمار بعض أحواض الاصطدام (وخاصة بحر الرحيق ) قد تم تعيينها عن طريق الخطأ بنفس عمر إمبريوم.

تمثل البحار القمرية ثورات بركانية بازلتية فيضانية قديمة. وبالمقارنة مع الحمم الأرضية، تحتوي هذه على وفرة أعلى من الحديد، ولها لزوجة منخفضة، وبعضها يحتوي على وفرة عالية للغاية من معدن الإلمنيت الغني بالتيتانيوم . حدثت غالبية الثورات البازلتية منذ ما بين حوالي 3 و3.5 مليار سنة مضت، على الرغم من أن بعض عينات البحار يبلغ عمرها 4.2 مليار سنة. كان يُعتقد منذ فترة طويلة أن أصغرها (بناءً على طريقة عد الحفر) يعود تاريخه إلى مليار سنة مضت، ^[4] ولكن الأبحاث في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين وجدت أدلة على ثورات بركانية تعود إلى أقل من 50 مليون سنة في الماضي. ^{[6] [19]} جنبًا إلى جنب مع النشاط البركاني في البحار، جاءت ثورات بركانية حطامية ، والتي أطلقت مواد بازلتية منصهرة على بعد مئات الكيلومترات من البركان . تشكل جزء كبير من البحار، أو تدفق إلى، الارتفاعات المنخفضة المرتبطة بأحواض التأثير القريبة. ومع ذلك، فإن Oceanus Procellarum لا يتوافق مع أي بنية تأثير معروفة، وأدنى ارتفاعات القمر داخل حوض القطب الجنوبي-أيتكين البعيد لا تغطيها سوى كمية متواضعة من البحر (انظر البحر القمري لمناقشة أكثر تفصيلاً).

إن التأثيرات الناجمة عن النيازك والمذنبات هي القوة الجيولوجية المفاجئة الوحيدة المؤثرة على القمر اليوم، على الرغم من أن تباين مد وجزر الأرض على مقياس الشهر القمري الشاذ يسبب اختلافات صغيرة في الضغوط. ^[20] تشكلت بعض أهم الفوهات المستخدمة في طبقات القمر في هذا العصر الحديث. على سبيل المثال، يُقدر أن فوهة كوبرنيكوس ، التي يبلغ عمقها 3.76 كم ونصف قطرها 93 كم، قد تشكلت منذ حوالي 900 مليون سنة (على الرغم من أن هذا أمر قابل للنقاش). هبطت مهمة أبولو 17 في منطقة ربما تم أخذ عينات من المواد القادمة من فوهة تايكو فيها. يبدو أن دراسة هذه الصخور تشير إلى أن هذه الحفرة ربما تكون قد تشكلت منذ 100 مليون سنة، على الرغم من أن هذا أمر قابل للنقاش أيضًا. كما تعرض السطح أيضًا للتجوية الفضائية بسبب الجسيمات عالية الطاقة وزرع الرياح الشمسية وتأثيرات النيازك الدقيقة . تتسبب هذه العملية في تعتيم أنظمة الأشعة المرتبطة بالحفر الصغيرة حتى تتطابق مع انعكاس السطح المحيط. ومع ذلك، إذا كان تكوين الأشعة مختلفًا عن المواد القشرية الأساسية (كما قد يحدث عندما يتم وضع شعاع "مرتفع" على الفرس)، فقد يظل الشعاع مرئيًا لفترات أطول بكثير.

بعد استئناف استكشاف القمر في تسعينيات القرن العشرين، تم اكتشاف وجود منحدرات في جميع أنحاء العالم ناجمة عن الانكماش بسبب تبريد القمر. ^[21]

لا يستشهد هذا القسم بأي مصادر . يرجى المساعدة في تحسين هذا القسم من خلال إضافة الاستشهادات إلى مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها . ( أغسطس 2011 ) ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة )

في الجزء العلوي من طبقات القمر توجد الوحدة الكوبرنيكية التي تتكون من فوهات ذات نظام أشعة. ^[22] أسفل هذه الوحدة توجد الوحدة الإراتوستينية، والتي تحددها فوهات ذات شكل فوهة صدمية ثابتة، ولكنها تفتقر إلى نظام الأشعة الكوبرنيكي. توجد هاتان الوحدتان في بقع أصغر على سطح القمر. أسفل طبقات القمر توجد وحدات البحر (المعروفة سابقًا باسم وحدة البروسيلاريان)، ووحدة إمبريان التي ترتبط بالقذف والتكتونيات من حوض إمبريوم. الجزء السفلي من طبقات القمر هو الوحدة ما قبل النكتارية، والتي تتكون من سهول الفوهات القديمة. ^[23]

يتميز المشهد القمري بالحفر الصدمية ، وقذفها، وعدد قليل من البراكين ، والتلال، وتدفقات الحمم البركانية ، والمنخفضات المليئة بالحمم البركانية.

الجانب الأكثر تميزًا للقمر هو التباين بين مناطقه المضيئة والمظلمة. الأسطح الأفتح هي المرتفعات القمرية، والتي تتلقى اسم terrae (مفردها terra ، من اللاتينية التي تعني الأرض ، الأرض )، والسهول الأكثر قتامة تسمى maria (مفردها mare ، من اللاتينية التي تعني البحر )، بعد يوهانس كيبلر الذي قدم الأسماء في القرن السابع عشر. المرتفعات أنورثوسيتية في التكوين، في حين أن الماريا هي بازلتية . غالبًا ما تتطابق الماريا مع "الأراضي المنخفضة"، لكن الأراضي المنخفضة (مثل تلك الموجودة داخل حوض القطب الجنوبي-أيتكين ) لا تغطيها الماريا دائمًا. المرتفعات أقدم من الماريا المرئية، وبالتالي فهي أكثر حفرًا.

إن المنتجات الرئيسية للعمليات البركانية على القمر واضحة للمراقبين الموجودين على الأرض في شكل البحار القمرية . وهي عبارة عن تدفقات كبيرة من الحمم البازلتية التي تتوافق مع الأسطح ذات البياض المنخفض التي تغطي ما يقرب من ثلث الجانب القريب. ولم يتأثر سوى بضعة في المائة من الجانب البعيد بالنشاط البركاني في البحار. وحتى قبل أن تؤكد بعثات أبولو ذلك، كان معظم العلماء يعتقدون بالفعل أن البحار القمرية عبارة عن سهول مليئة بالحمم البركانية، لأنها تحتوي على أنماط تدفق الحمم البركانية والانهيارات المنسوبة إلى أنابيب الحمم البركانية .

تم تحديد أعمار بازلت البحر من خلال التأريخ الإشعاعي المباشر وتقنية عد الفوهات . تبلغ أقدم الأعمار الإشعاعية حوالي 4.2 مليار سنة، وتم تحديد أعمار معظم أصغر حمم البحار من خلال عد الفوهات بحوالي 1 مليار سنة. ونظرًا للدقة الأفضل للصور الأحدث، تم العثور على حوالي 70 منطقة صغيرة تسمى بقع البحر غير المنتظمة (كل منطقة لا يزيد عرضها عن بضع مئات من الأمتار أو بضعة كيلومترات) في البحار والتي يشير عد الفوهات إلى أنها كانت مواقع للنشاط البركاني في الماضي الجيولوجي الأحدث بكثير (أقل من 50 مليون سنة). ^[6] من حيث الحجم، تشكلت معظم البحار بين حوالي 3 و 3.5 مليار سنة قبل الوقت الحاضر. ثارت أصغر الحمم البركانية داخل Oceanus Procellarum ، في حين يبدو أن بعض أقدمها يقع على الجانب البعيد. من الواضح أن البحار أصغر من المرتفعات المحيطة نظرًا لانخفاض كثافة فوهات الاصطدام بها.

انفجر جزء كبير من البحار داخل أحواض الاصطدام المنخفضة على الجانب القريب من القمر أو تدفق إليها. ومع ذلك، فمن غير المرجح أن توجد علاقة سببية بين حدث الاصطدام وبركانية البحار لأن أحواض الاصطدام أقدم بكثير (بحوالي 500 مليون سنة) من حشوة البحار. وعلاوة على ذلك، فإن Oceanus Procellarum ، وهو أكبر مساحة من بركانية البحار على القمر، لا يتوافق مع أي حوض اصطدام معروف. ومن الشائع أن يُقترح أن سبب ثوران البحار فقط على الجانب القريب هو أن قشرة الجانب القريب أرق من الجانب البعيد. وعلى الرغم من أن الاختلافات في سمك القشرة قد تعمل على تعديل كمية الصهارة التي تصل في النهاية إلى السطح، فإن هذه الفرضية لا تفسر سبب امتلاء حوض القطب الجنوبي-أيتكين البعيد ، الذي تكون قشرته أرق من Oceanus Procellarum، بشكل متواضع فقط بالمنتجات البركانية.

هناك نوع آخر من الرواسب المرتبطة بالبحر، على الرغم من أنها تغطي أيضًا مناطق المرتفعات، وهي رواسب "الوشاح الداكن". لا يمكن رؤية هذه الرواسب بالعين المجردة، ولكن يمكن رؤيتها في الصور الملتقطة من التلسكوبات أو المركبات الفضائية التي تدور حول الأرض. قبل بعثات أبولو، توقع العلماء أنها رواسب ناتجة عن ثورات بركانية حطامية. ويبدو أن بعض الرواسب مرتبطة بمخاريط رماد داكنة مستطيلة ، مما يعزز فكرة وجود الحمم البركانية. تم تأكيد وجود ثورات حطامية حطامية لاحقًا من خلال اكتشاف كرات زجاجية مماثلة لتلك الموجودة في ثورات حطامية حطامية هنا على الأرض.

تحتوي العديد من الصخور البازلتية القمرية على ثقوب صغيرة تسمى الحويصلات ، والتي تشكلت من فقاعات الغاز التي تخرج من الصهارة في ظل ظروف الفراغ التي واجهتها على السطح. لا يُعرف على وجه اليقين أي الغازات تسربت من هذه الصخور، لكن أول أكسيد الكربون هو أحد المرشحين.

تتميز عينات الزجاج البركاني بدرجات اللون الأخضر والأصفر والأحمر. ويشير الاختلاف في اللون إلى تركيز التيتانيوم في الصخر، حيث تحتوي الجسيمات الخضراء على أقل تركيز (حوالي 1%)، بينما تحتوي الجسيمات الحمراء على أعلى تركيز (حتى 14%، وهو أعلى بكثير من تركيزات البازلت الأعلى).

نتجت الأخاديد على القمر أحيانًا عن تكوين قنوات الحمم البركانية المحلية . وتنقسم هذه القنوات عمومًا إلى ثلاث فئات، تتكون من أشكال متعرجة أو مقوسة أو خطية. وبتتبع هذه الأخاديد المتعرجة إلى مصدرها، فإنها غالبًا ما تؤدي إلى فتحة بركانية قديمة. ومن أبرز الأخاديد المتعرجة سمة فاليس شروتري ، التي تقع في هضبة أريستارخوس على طول الحافة الشرقية لمحيط العواصف . ويوجد مثال على أحد الأخاديد المتعرجة في موقع هبوط أبولو 15 ، ريما هادلي ، الواقع على حافة حوض إمبريوم . واستنادًا إلى الملاحظات من المهمة، يُعتقد عمومًا أن هذه الأخاديد تشكلت من خلال عمليات بركانية، وهو موضوع نوقش لفترة طويلة قبل بدء المهمة.

يمكن العثور على مجموعة متنوعة من البراكين الدرعية في مواقع مختارة على سطح القمر، مثل مونس رومكر . ويُعتقد أن هذه البراكين تتشكل من الحمم البركانية اللزجة نسبيًا، وربما الغنية بالسيليكا، والتي تنفجر من فتحات موضعية. وتكون القباب القمرية الناتجة عن ذلك واسعة ومستديرة ودائرية ذات منحدر لطيف يرتفع في الارتفاع بضع مئات من الأمتار إلى نقطة المنتصف. ويبلغ قطرها عادةً من 8 إلى 12 كم، ولكن يمكن أن يصل عرضها إلى 20 كم. تحتوي بعض القباب على حفرة صغيرة في ذروتها.

تُعد التلال المتجعدة سمات ناتجة عن قوى تكتونية ضاغطة داخل البحار. تمثل هذه السمات انحناء السطح وتشكل تلالاً طويلة عبر أجزاء من البحار. قد تحدد بعض هذه التلال فوهات مدفونة أو سمات أخرى أسفل البحار. ومن الأمثلة الرئيسية على هذه السمة المحددة فوهة ليترون .

الحُفر هي سمات تكتونية تتشكل تحت ضغوط تمددية. وهي تتألف من الناحية البنيوية من صدعتين عاديتين ، بينهما كتلة منخفضة. توجد معظم الحُفر داخل البحار القمرية بالقرب من حواف أحواض الاصطدام الكبيرة.

لم يُقبَل أصل فوهات القمر باعتبارها سمات اصطدام إلا في ستينيات القرن العشرين. وقد سمح هذا الإدراك بمعرفة تاريخ اصطدام القمر تدريجيًا من خلال مبدأ التراكب الجيولوجي . أي أنه إذا غطت فوهة (أو مقذوفاتها) فوهة أخرى، فلا بد أن تكون الأحدث. كانت كمية التآكل التي تعرضت لها الفوهة دليلاً آخر على عمرها، على الرغم من أن هذا أكثر ذاتية. وباعتماد هذا النهج في أواخر الخمسينيات من القرن العشرين، أخذ جين شوماكر الدراسة المنهجية للقمر بعيدًا عن علماء الفلك ووضعها بحزم في أيدي علماء جيولوجيا القمر. ^[24]

الحفر الناتجة عن الاصطدام هي العملية الجيولوجية الأكثر شهرة على القمر. تتشكل الحفر عندما يصطدم جسم صلب، مثل كويكب أو مذنب ، بالسطح بسرعة عالية (متوسط ​​سرعات الاصطدام للقمر حوالي 17 كم في الثانية). تخلق الطاقة الحركية للاصطدام موجة صدمة ضغط تشع بعيدًا عن نقطة الدخول. ويتبع ذلك موجة تخلخل ، وهي المسؤولة عن دفع معظم المقذوفات خارج الحفرة. أخيرًا، هناك ارتداد هيدروديناميكي للأرضية يمكن أن يخلق ذروة مركزية.

تظهر هذه الفوهات في سلسلة متصلة من الأقطار عبر سطح القمر، وتتراوح في الحجم من حفر صغيرة إلى حوض القطب الجنوبي الهائل أيتكين الذي يبلغ قطره ما يقرب من 2500 كيلومتر وعمقه 13 كيلومترًا. وبمعنى عام للغاية، يتبع تاريخ القمر للفوهات الناتجة عن الاصطدام اتجاهًا يتمثل في تناقص حجم الفوهات بمرور الوقت. وعلى وجه الخصوص، تشكلت أكبر أحواض الاصطدام خلال الفترات المبكرة، وقد غطتها على التوالي فوهات أصغر. يتبع توزيع تردد الحجم (SFD) لأقطار الفوهات على سطح معين (أي عدد الفوهات كدالة للقطر) قانونًا أسيًا تقريبًا مع زيادة عدد الفوهات مع تناقص حجم الفوهة. ويمكن استخدام الموضع الرأسي لهذا المنحنى لتقدير عمر السطح.

تتميز أحدث الاصطدامات بخصائص واضحة المعالم، بما في ذلك الحافة ذات الحواف الحادة. تميل الفوهات الصغيرة إلى تكوين شكل وعاء، في حين يمكن أن يكون للاصطدامات الأكبر حجمًا قمة مركزية ذات أرضيات مسطحة. تعرض الفوهات الأكبر حجمًا عمومًا سمات متدلية على طول الجدران الداخلية التي يمكن أن تشكل تراسات وحواف. يمكن أن تحتوي أحواض الاصطدام الأكبر حجمًا، الأحواض متعددة الحلقات، حتى على حلقات متحدة المركز ثانوية من المواد المرتفعة.

تؤدي عملية الاصطدام إلى استخراج مواد عالية البياض تعطي الحفرة والقذف ونظام الأشعة مظهرًا ساطعًا في البداية. تعمل عملية التجوية الفضائية على تقليل بياض هذه المواد تدريجيًا بحيث تتلاشى الأشعة بمرور الوقت. تخضع الحفرة وقذفها تدريجيًا للتآكل الناتج عن الاصطدام من النيازك الدقيقة والصدمات الأصغر. تعمل عملية التآكل هذه على تليين وتقريب معالم الحفرة. يمكن أيضًا تغطية الحفرة بالقذف الناتج عن تأثيرات أخرى، والتي يمكن أن تغمر المعالم وحتى تدفن القمة المركزية.

يمكن أن تشمل المواد المقذوفة من الاصطدامات الكبيرة كتلًا كبيرة من المواد التي تصطدم مرة أخرى بالسطح لتكوين فوهات اصطدام ثانوية. تتشكل هذه الفوهات أحيانًا في أنماط شعاعية يمكن تمييزها بوضوح، وعادة ما يكون لها أعماق أضحل من الفوهات الأولية من نفس الحجم. في بعض الحالات، يمكن أن يصطدم خط كامل من هذه الكتل لتكوين وادي. يتم تمييز هذه عن سلسلة الفوهات ، وهي سلاسل خطية من الفوهات التي تتشكل عندما يتفكك جسم الاصطدام قبل الاصطدام.

بشكل عام، تكون الحفرة القمرية دائرية الشكل تقريبًا. وقد أثبتت التجارب المعملية في مركز أبحاث إيمز التابع لوكالة ناسا أن حتى الاصطدامات ذات الزاوية المنخفضة جدًا تميل إلى إنتاج حفر دائرية، وأن الحفر الإهليلجية تبدأ في التكون عند زوايا اصطدام أقل من خمس درجات. ومع ذلك، يمكن أن ينتج عن الاصطدام بزاوية منخفضة ذروة مركزية بعيدة عن منتصف الحفرة. بالإضافة إلى ذلك، تُظهر المقذوفات من الاصطدامات المائلة أنماطًا مميزة عند زوايا اصطدام مختلفة: عدم التماثل يبدأ عند حوالي 60 درجة و"منطقة تجنب" على شكل إسفين خالية من المقذوفات في الاتجاه الذي جاء منه المقذوف بدءًا من حوالي 45 درجة. ^[25]

تتكون الفوهات ذات الهالة الداكنة عندما يحفر الاصطدام مادة ذات بياض أقل من تحت السطح، ثم يترسب هذا المقذوف الداكن حول الحفرة الرئيسية. يمكن أن يحدث هذا عندما يتم تغطية منطقة من المواد البازلتية الداكنة ، مثل تلك الموجودة في البحار ، لاحقًا بمقذوفات أخف مشتقة من تأثيرات أكثر بعدًا في المرتفعات. يخفي هذا الغطاء المادة الداكنة أدناه، والتي يتم حفرها لاحقًا بواسطة الحفر اللاحقة.

وقد أدت أكبر التأثيرات إلى ظهور صفائح من الصخور المنصهرة التي غطت أجزاء من السطح قد يصل سمكها إلى كيلومتر واحد. ويمكن رؤية أمثلة على مثل هذه الذوبان الناتج عن التأثير في الجزء الشمالي الشرقي من حوض تأثير البحر الشرقي .

لقد تعرض سطح القمر لمليارات السنين من الاصطدامات مع كل من المواد الكويكبية والنيزكية الصغيرة والكبيرة . بمرور الوقت، أدت عمليات التأثير هذه إلى سحق و"زراعة" المواد السطحية، وتشكيل طبقة دقيقة الحبيبات تسمى الريجوليث . يتراوح سمك الريجوليث القمري بين 2 متر (6.6 قدم) تحت البحار الأصغر، إلى ما يصل إلى 20 مترًا (66 قدمًا) تحت أقدم أسطح المرتفعات القمرية. يتكون الريجوليث في الغالب من المواد الموجودة في المنطقة، ولكنه يحتوي أيضًا على آثار للمواد التي قذفتها فوهات الاصطدام البعيدة. غالبًا ما يستخدم مصطلح الريجوليث الضخم لوصف الأساس الصخري المتشقق بشدة الموجود مباشرة أسفل طبقة الريجوليث القريبة من السطح.

يحتوي الريجوليث على صخور وشظايا معادن من قاع الصخور الأصلي وجزيئات زجاجية تشكلت أثناء الاصطدامات. في معظم الريجوليث القمري، يتكون نصف الجسيمات من شظايا معدنية اندمجت مع الجسيمات الزجاجية؛ تسمى هذه الأجسام بالتكتلات. يختلف التركيب الكيميائي للريجوليث وفقًا لموقعه؛ الريجوليث في المرتفعات غني بالألمنيوم والسيليكا ، تمامًا مثل الصخور في تلك المناطق. ^[26] الريجوليث في البحار غني بالحديد والمغنيسيوم وفقير بالسيليكا، مثل الصخور البازلتية التي تشكل منها.

يعتبر الريجوليث القمري مهمًا جدًا لأنه يخزن أيضًا معلومات حول تاريخ الشمس . تصطدم الذرات التي تتكون منها الرياح الشمسية - معظمها من الهيدروجين والهيليوم والنيون والكربون والنيتروجين - بسطح القمر وتدخل نفسها في حبيبات المعادن. عند تحليل تركيبة الريجوليث، وخاصة تركيبها النظيري ، من الممكن تحديد ما إذا كان نشاط الشمس قد تغير بمرور الوقت. يمكن أن تكون غازات الرياح الشمسية مفيدة للقواعد القمرية المستقبلية، لأن الأكسجين والهيدروجين ( الماء ) والكربون والنيتروجين ليست ضرورية فقط لاستدامة الحياة، ولكنها أيضًا مفيدة جدًا في إنتاج الوقود . يمكن أيضًا استخدام تركيبة الريجوليث القمري لاستنتاج أصل مصدرها .

تشكل أنابيب الحمم القمرية موقعًا مهمًا محتملًا لبناء قاعدة قمرية مستقبلية، والتي يمكن استخدامها للاستكشاف والتطوير المحلي، أو كموقع متقدم بشري لخدمة الاستكشاف خارج القمر. لطالما تم اقتراح ومناقشة إمكانية وجود كهف من الحمم القمرية في الأدبيات والأطروحات. ^[27] يمكن لأي أنبوب حمم سليم على القمر أن يكون بمثابة مأوى من البيئة القاسية لسطح القمر، مع اصطداماته المتكررة بالنيازك، والأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة والجسيمات النشطة، والتغيرات الشديدة في درجات الحرارة اليومية. ^{[28] [29] [30]} بعد إطلاق مسبار الاستطلاع القمري ، تم تصوير العديد من أنابيب الحمم القمرية. ^[31] توجد هذه الحفر القمرية في عدة مواقع عبر القمر، بما في ذلك تلال ماريوس وبحر إنجيني وبحر ترانكويليتاتيس .

كانت الصخور الأولى التي جلبتها أبولو 11 من بازلت . ورغم أن البعثة هبطت على بحر الهدوء ، فقد تم التقاط بضع شظايا مليمترية من الصخور القادمة من المرتفعات. وتتكون هذه الصخور بشكل أساسي من الفلسبار البلاجيوكليزي ؛ وتتكون بعض الشظايا بشكل حصري من الأنورثيت . وقد أدى تحديد هذه الشظايا المعدنية إلى فرضية جريئة مفادها أن جزءًا كبيرًا من القمر كان منصهرًا ذات يوم، وأن القشرة تكونت من خلال التبلور الكسري لمحيط الصهارة هذا .

إن النتيجة الطبيعية لحدث الاصطدام العملاق المفترض هي أن المواد التي تراكمت مرة أخرى لتكوين القمر لابد وأن كانت ساخنة. وتتنبأ النماذج الحالية بأن جزءاً كبيراً من القمر ربما كان قد ذاب بعد فترة وجيزة من تشكله، حيث تتراوح تقديرات عمق محيط الصهارة هذا من حوالي 500 كيلومتر إلى الذوبان الكامل. ولابد وأن تبلور محيط الصهارة هذا قد أدى إلى نشوء جسم متمايز له قشرة ووشاح متميزان من حيث التركيب، وهو ما يفسر المجموعات الرئيسية من الصخور القمرية.

مع استمرار تبلور محيط الصهارة القمرية، كانت معادن مثل الزبرجد والبيروكسين قد ترسبت وغاصت لتشكل الوشاح القمري. وبعد اكتمال التبلور بنحو ثلاثة أرباعه، بدأت البلاجيوكليز الأنورثوسيتية في التبلور، وبسبب كثافتها المنخفضة، طفت، لتشكل قشرة أنورثوسيتية. ومن المهم أن العناصر غير المتوافقة (أي تلك التي تنقسم بشكل تفضيلي إلى الطور السائل) كانت لتتركز تدريجيًا في الصهارة مع تقدم التبلور، لتشكل صهارة غنية بالكريب والتي كان من المفترض في البداية أن تكون محصورة بين القشرة والوشاح. يأتي الدليل على هذا السيناريو من التركيب الأنورثوسيتي للغاية لقشرة المرتفعات القمرية، بالإضافة إلى وجود مواد غنية بالكريب. بالإضافة إلى ذلك، يشير تحليل الزركون لعينات أبولو 14 إلى أن القشرة القمرية تمايزت قبل 4.51 ± 0.01 مليار سنة. ^[32]

أعاد برنامج أبولو 380.05 كيلوغرامًا (837.87 رطلاً) من مادة سطح القمر ، ^[33] ومعظمها مخزن في مختبر الاستقبال القمري في هيوستن بولاية تكساس ، وأعاد برنامج لونا السوفييتي غير المأهول 326 جرامًا (11.5 أونصة) من مادة القمر. أثبتت هذه الصخور أنها لا تقدر بثمن في فك رموز التطور الجيولوجي للقمر. تتكون الصخور القمرية إلى حد كبير من نفس المعادن المكونة للصخور الشائعة الموجودة على الأرض، مثل الزبرجد والبيروكسين وفلسبار البلاجيوكلاز ( الأنورثيت ). يوجد فلسبار البلاجيوكلاز في الغالب في قشرة القمر ، بينما يوجد البيروكسين والزبرجد عادةً في وشاح القمر. ^[34] يوجد معدن الإلمنيت بكثرة في بعض صخور البازلت البحرية، كما تم اكتشاف معدن جديد يسمى أرمالكوليت (سمي على اسم أرم سترونج، وألدرين ، وكولينز ، الأعضاء الثلاثة في طاقم أبولو 11 ) لأول مرة في العينات القمرية.

تتكون البحار بشكل أساسي من البازلت ، في حين أن المناطق المرتفعة فقيرة بالحديد وتتكون في المقام الأول من الأنورثوسيت ، وهو صخر يتكون في المقام الأول من الفلسبار البلاجيوكليزي الغني بالكالسيوم . ومن المكونات المهمة الأخرى للقشرة الصخور النارية التي تحتوي على المغنيسيوم ، مثل التروكتوليت والنوريت والبازلت الكريبي. ويُعتقد أن هذه الصخور مرتبطة بتكوين الصخور الكريبي .

غالبًا ما تظهر الصخور المركبة على سطح القمر في شكل بريشات . ومن بين هذه الفئات الفرعية، تسمى بريشات مجزأة وحبيبية وبريشات منصهرة بالصدمة، اعتمادًا على كيفية تشكلها. تحتوي بريشات الذوبان المافيكية ، التي تتميز بتكوين فرا ماورو المنخفض كلفن ، على نسبة أعلى من الحديد والمغنيسيوم من صخور القشرة العليا الأنورثوسيتية النموذجية، بالإضافة إلى وفرة أعلى من كريب.

الخصائص الرئيسية للصخور البازلتية فيما يتعلق بصخور المرتفعات القمرية هي أن البازلت يحتوي على وفرة أعلى من الأوليفين والبيروكسين ، وأقل من البلاجيوكليز . وهي أغنى بالحديد من البازلت الأرضي ، ولها أيضًا لزوجة أقل. بعضها يحتوي على وفرة عالية من أكسيد الفيروتيتانيك المسمى الإلمنيت . ولأن العينات الأولى من الصخور تحتوي على نسبة عالية من الإلمنيت والمعادن الأخرى ذات الصلة، فقد تلقت اسم البازلت "عالي التيتانيوم". عادت مهمة أبوللو 12 إلى الأرض ببازلت بتركيزات تيتانيوم أقل، وأطلق عليها اسم البازلت "منخفض التيتانيوم". عادت البعثات اللاحقة، بما في ذلك المجسات الروبوتية السوفيتية ، ببازلت بتركيزات أقل، تسمى الآن البازلت "منخفض التيتانيوم للغاية". أظهرت بيانات مسبار كليمنتين الفضائي أن صخور البازلت البحرية لها استمرارية في تركيزات التيتانيوم، حيث تكون الصخور ذات التركيز الأعلى هي الأقل وفرة.

تم استخلاص النموذج الحالي للجزء الداخلي من القمر باستخدام أجهزة قياس الزلازل التي تركتها بعثات برنامج أبولو المأهولة، بالإضافة إلى التحقيقات في مجال جاذبية القمر ودورانه.

كتلة القمر كافية لإزالة أي فراغات داخله، لذلك يُقدر أنه يتكون من صخور صلبة في جميع أنحائه. تشير كثافته المنخفضة (~3346 كجم م ^-3 ) إلى وفرة معدنية منخفضة. تشير قيود الكتلة وعزم القصور الذاتي إلى أن القمر يحتوي على نواة حديدية يقل نصف قطرها عن حوالي 450 كم. تشير دراسات الاهتزازات الفيزيائية للقمر (اضطرابات صغيرة في دورانه) إلى أن النواة لا تزال منصهرة. تحتوي معظم الأجرام الكوكبية والأقمار على نوى حديدية يبلغ حجمها حوالي نصف حجم الجسم. وبالتالي فإن القمر شاذ في وجود نواة يبلغ حجمها حوالي ربع نصف قطرها فقط.

يبلغ متوسط ​​سمك قشرة القمر حوالي 50 كم (على الرغم من أن هذا غير مؤكد بحوالي ± 15 كم). ويقدر أن قشرة الجانب البعيد أكثر سمكًا في المتوسط ​​من الجانب القريب بحوالي 15 كم. ^[35] وقد قيد علم الزلازل سمك القشرة فقط بالقرب من مواقع هبوط أبولو 12 وأبولو 14. وعلى الرغم من أن التحليلات الأولية لعصر أبولو اقترحت سمك قشرة يبلغ حوالي 60 كم في هذا الموقع، فإن إعادة التحليل الأخيرة لهذه البيانات تشير إلى أنها أرق، في مكان ما بين حوالي 30 و 45 كم.

بالمقارنة مع الأرض، يتمتع القمر بحقل مغناطيسي خارجي ضعيف. ومن بين الاختلافات المهمة الأخرى أن القمر لا يمتلك حاليًا مجالًا مغناطيسيًا ثنائي القطب (كما قد يتولد بواسطة مولد جيولوجي في قلبه)، وأن المغناطيسيات الموجودة هي في الأصل قشرة بالكامل تقريبًا. تقول إحدى الفرضيات أن المغناطيسية القشرية اكتسبت في وقت مبكر من تاريخ القمر عندما كان مولد جيولوجي لا يزال يعمل. ومع ذلك، فإن الحجم الصغير لنواة القمر يشكل عقبة محتملة أمام هذه الفرضية. بدلاً من ذلك، من الممكن أن تتولد مجالات مغناطيسية عابرة أثناء عمليات الاصطدام بالأجسام الخالية من الهواء مثل القمر. ودعمًا لهذا، لوحظ أن أكبر المغناطيسيات القشرية يبدو أنها تقع بالقرب من نقيض أكبر أحواض الاصطدام. على الرغم من أن القمر لا يمتلك مجالًا مغناطيسيًا ثنائي القطب مثل الأرض، إلا أن بعض الصخور العائدة لها مغناطيسيات قوية. وعلاوة على ذلك، تُظهر القياسات من المدار أن بعض أجزاء سطح القمر مرتبطة بمجالات مغناطيسية قوية.

• الجدول الزمني الجيولوجي القمري
• الموارد القمرية
• تصوير السيلينوغرافيا
• ظاهرة القمر العابرة

المراجع المذكورة

المراجع العلمية

المراجع العامة

• أبولو فوق القمر: نظرة من المدار أرشيف 2014-10-07 على موقع واي باك مشين ، تحرير هارولد ماسورسكي، جي دبليو كولتون، وفاروق الباز، وكالة ناسا SP-362.
• إريك دوغلاس، العمليات الجيولوجية على القمر
• معلومات عن العينة القمرية (JSC)
• مجلة سطح القمر أبولو (ناسا) أرشيف 2008-12-16 على موقع واي باك مشين
• معهد القمر والكواكب: استكشاف القمر
• متصفح الصور القمرية كليمنتين
• رالف إيشليمان رسم الخرائط الكوكبية والرسومات: خرائط القمر محفوظ في 2004-02-06 على موقع واي باك مشين
• أرشيف الجاذبية القمرية والتضاريس وسمك القشرة الأرضية محفوظ في 13 فبراير 2015 على موقع واي باك مشين
• معهد القمر والكواكب: أطلس القمر ومجموعة الصور الفوتوغرافية
• صخور القمر من خلال المجهر تم استرجاعها في 22 أغسطس 2007
• مقالات عن القمر في اكتشافات أبحاث علوم الكواكب
• ضربة أخرى للخدعة: آثار رجل على سطح القمر
• خريطة مرئية وتضاريس القمر
• فيديو (04:56) – القمر بتقنية 4K (ناسا، أبريل 2018) على اليوتيوب