يتميز القمر الصغير والمجمد والصامت بتوزيع مذهل للبصمات المغناطيسية عبر سطحه المليء بالغبار، وليس من السهل تفسيرها كلها.

ويمكن لدراسة جديدة بقيادة عالم الأرض جيوانج جيو من معهد الكيمياء الجيولوجية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم أن تساعدنا على فهم أفضل لقراءات المجال المغناطيسي القوية غير العادية التي لا تتناسب مع الخصائص الأخرى للقمر.

وقد حلل فريق جيو التربة القمرية التي جيء بها إلى الأرض في ديسمبر 2020 بواسطة مسبار Chang'e 5، فكشف النقاب عن جزيئات من معدن يعرف باسم أكسيد الحديد الأسود، والذي نادرا ما يُرى في عينات من تراب القمر.

وكتب جيو وزملاؤه في ورقتهم المنشورة "كانت الانحرافات المغناطيسية القمرية لغزا منذ عصر أبولو. لذلك، يمكن أن يوفر الفهم العميق لآلية تكوين وخصائص توزيع أكسيد الحديد الأسود على القمر منظورا جديدا لشرح نشأة الحالات الشاذة المغناطيسية في القشرة القمرية".

وتم العثور على المجنتيت magnetite Fe3O4، وهو خام حديد مغناطيسي قوي، في حبيبات كبريتيد الحديد الكروية شبه المجهرية التي تشبه القطرات المنصهرة. وتشير النمذجة الديناميكية الحرارية الإضافية إلى أن أكسيد الحديد الأسود هو نتيجة تأثيرات كبيرة على سطح القمر.

وبالنسبة لعلماء الكواكب، فإن وجود المجنتيت أمر بالغ الأهمية: إذ يمكن استخدامه لتتبع الحقول المغناطيسية عبر التاريخ، بالإضافة إلى تحديد المؤشرات المحتملة للحياة، وهما من أهم المناقشات البحثية حول أي كوكب أو قمر.

وبناء على النتائج التي توصلوا إليها، يعتقد الباحثون أن أكسيد الحديد الأسود يمكن توزيعه على نطاق واسع في تربة القمر أيضا. وقد يكون من السهل الآن فهم الانحرافات المغناطيسية غير المبررة على القمر إذا تم تعديل نماذجنا لتتناسب واستنتاجات هذه الدراسة الجديدة.

وعلى عكس التربة على الأرض، فإن الثرى القمري منخفض الكثافة للغاية، ما يعني أنه يحتوي على فائض من الإلكترونات بفضل القصف المستمر للقمر من جانب البروتونات المتدفقة من الشمس. وهذه الحالة تجعل من الصعب على الحديد الاقتران بالأكسجين لتكوين الخامات.

وهذا لا يعني أنه لا يمكن أن يحدث. فقد تم العثور على حبيبات صغيرة من المجنتيت سابقا في غبار القمر، لكن تلك الدراسات اقترحت أن المجنتيت تشكل في درجات حرارة منخفضة نسبيا - وليس تحت ظروف الضغط العالي ودرجات الحرارة المرتفعة نتيجة اصطدام أجسام بسطح القمر، كما يوحي هذا العمل الجديد.

ويوضح الباحثون "تشير سمات مورفولوجيا -شكل- حبيبات كبريتيد الحديد وتوزيع الأكسجين إلى أن تفاعل طور الذوبان الغازي حدث أثناء الأحداث ذات التأثير الكبير".

وكانت قد اقترحت الأبحاث السابقة أن النيازك كان من الممكن أن تحقن مواد مغناطيسية حديدية في سطح القمر عند الاصطدام، مع تفسير المقذوفات على الأقل بعض الحالات الشاذة المغناطيسية بالقرب من مواقع الاصطدام.

وتذهب هذه الدراسة الجديدة إلى أبعد من ذلك، حيث وجدت أن غضب هذه التأثيرات قد يكون قد حوّل المواد أيضا إلى مغنتيت شبه مجهري، مما يجعلها "مصدرا مهما للمواد المغناطيسية الحديدية على سطح القمر".
وبعبارة أخرى، تشير النتائج إلى أن المعدن موجود على نطاق واسع على سطح القمر، وهذا بدوره يغير فهمنا لكيفية تطور القمر بمرور الوقت.

ويقترح الفريق أن المغنطة الحالية لسطح القمر، إلى جانب وجود هذه المعادن، يمكن أن تساعد في تفسير كيف أدت تأثيرات الأجسام الكبيرة إلى مجال مغناطيسي قمري.

وخلص الباحثون إلى أن "ظروف التكوين هذه تؤدي إلى علاقة تطابق فيما بين توزيع الشذوذ المغناطيسي في القشرة القمرية والمقذوفات البعيدة للتأثيرات الكبيرة".