الحفر المخفية تكشف أن الأرض ربما كانت ذات يوم تحتوي على حلقة مثل زحل

بواسطة أندرو تومكينز/ المحادثة

تعد حلقات زحل من أكثر الأجسام شهرة وإثارة في النظام الشمسي. ربما كان للأرض شيء مماثل ذات يوم.

في بحث نشر الأسبوع الماضي في مجلة Earth & Planetary Science Letters، قدمت أنا وزملائي دليلاً على أن الأرض ربما كانت لديها حلقة.

إن وجود مثل هذه الحلقة، التي تشكلت منذ حوالي 466 مليون سنة واستمرت لبضع عشرات الملايين من السنين، يمكن أن يفسر العديد من الألغاز في ماضي كوكبنا.

قضية الأرض الحلقية

منذ حوالي 466 مليون سنة، بدأت الكثير من النيازك تضرب الأرض. نحن نعرف ذلك لأن العديد من الحفر الصدمية تشكلت في فترة جيولوجية قصيرة.

وفي نفس الفترة، نجد أيضًا رواسب من الحجر الجيري في جميع أنحاء أوروبا وروسيا والصين تحتوي على مستويات عالية جدًا من الحطام من نوع معين من النيزك. تُظهر حطام النيزك الموجود في هذه الصخور الرسوبية علامات على تعرضها للإشعاع الفضائي لفترة أقل بكثير مما نراه في النيازك التي تسقط اليوم.

حدثت أيضًا العديد من موجات التسونامي في هذا الوقت، كما يمكن رؤيته من الصخور الرسوبية غير العادية الأخرى.

نعتقد أن كل هذه الميزات من المحتمل أن تكون مرتبطة ببعضها البعض. ولكن ما الذي يربطهم ببعضهم البعض؟

نمط من الحفر

نحن نعرف وجود 21 حفرة نتيجة ارتطام نيزك تشكلت خلال هذه الفترة شديدة التأثير. أردنا أن نرى ما إذا كان هناك نمط في مواقعهم.

وباستخدام نماذج لكيفية تحرك الصفائح التكتونية للأرض في الماضي، قمنا بتحديد مكان وجود كل هذه الحفر عندما تشكلت لأول مرة. ووجدنا أن جميع الفوهات موجودة في قارات كانت قريبة من خط الاستواء في هذه الفترة، ولا يوجد أي منها في أماكن كانت أقرب إلى القطبين.

لذا فإن جميع التأثيرات حدثت بالقرب من خط الاستواء. ولكن هل هذه في الواقع عينة عادلة من التأثيرات التي حدثت؟

حسنًا، لقد قمنا بقياس مساحة سطح الأرض المناسبة للحفاظ على الحفرة التي كانت قريبة من خط الاستواء في ذلك الوقت. وكان حوالي 30% فقط من الأراضي المناسبة قريبة من خط الاستواء، و70% منها عند خطوط العرض الأعلى.

في الظروف العادية، يمكن للكويكبات التي تضرب الأرض أن تضرب في أي خط عرض، وبشكل عشوائي، كما نرى في الحفر على القمر والمريخ وعطارد.

الفوهات الصدمية الموجودة على الجانب البعيد من القمر موزعة بشكل متساوٍ تمامًا. مركبة الاستطلاع القمرية / ناسا / GSFC / جامعة ولاية أريزونا

لذلك فمن غير المرجح أن تتشكل جميع الحفر الـ 21 من هذه الفترة بالقرب من خط الاستواء إذا لم تكن مرتبطة ببعضها البعض. ونتوقع رؤية العديد من الحفر الأخرى عند خطوط العرض الأعلى أيضًا.

نعتقد أن أفضل تفسير لكل هذه الأدلة هو أن كويكبًا كبيرًا تحطم أثناء اقترابه قريبًا من الأرض. وعلى مدى عشرات الملايين من السنين، تساقطت حطام الكويكب على الأرض، مما أدى إلى خلق نمط الحفر والرواسب وأمواج التسونامي التي وصفناها أعلاه.

كيف تتشكل الحلقات

ربما تعلم أن زحل ليس الكوكب الوحيد الذي يحتوي على حلقات. كوكب المشتري ونبتون وأورانوس لديهم حلقات أقل وضوحًا أيضًا. حتى أن بعض العلماء اقترحوا أن فوبوس ودييموس، الأقمار الصغيرة للمريخ، قد تكون من بقايا حلقة قديمة.

لذلك نحن نعرف الكثير عن كيفية تشكل الحلقات. وإليك كيف يعمل.

كوكب زحل مضاء من الخلف بواسطة الشمس، تم التقاطه بواسطة المركبة الفضائية كاسيني. (فريق تصوير كاسيني / مباحث الفضاء الباكستاني / مختبر الدفع النفاث / وكالة الفضاء الأوروبية / ناسا)

عندما يمر جسم صغير (مثل الكويكب) بالقرب من جسم كبير (مثل الكوكب)، فإنه يتمدد بفعل الجاذبية. إذا اقترب بما فيه الكفاية (داخل مسافة تسمى حد روش)، فسوف ينقسم الجسم الصغير إلى الكثير من القطع الصغيرة وعدد صغير من القطع الأكبر.

سوف تتدافع كل تلك الشظايا وتتطور تدريجيًا إلى حلقة من الحطام تدور حول خط استواء الجسم الأكبر. بمرور الوقت، ستسقط المادة الموجودة في الحلقة إلى الجسم الأكبر، حيث ستشكل القطع الأكبر فوهات تصادم. وستكون هذه الحفر قريبة من خط الاستواء.

لذلك، إذا دمرت الأرض واستحوذت على كويكب عابر قبل حوالي 466 مليون سنة، فإن ذلك يفسر المواقع الشاذة للحفر الناتجة عن الاصطدام، وحطام النيزك في الصخور الرسوبية، والحفر وأمواج تسونامي، وتعرض النيازك لفترة قصيرة نسبيًا للإشعاع الفضائي.

مظلة عملاقة؟

في ذلك الوقت، كانت القارات في مواقع مختلفة بسبب الانجراف القاري. وكان جزء كبير من أمريكا الشمالية وأوروبا وأستراليا قريبًا من خط الاستواء، في حين كانت أفريقيا وأمريكا الجنوبية تقع على خطوط عرض جنوبية أعلى.

كان من الممكن أن تكون الحلقة حول خط الاستواء. وبما أن محور الأرض مائل بالنسبة لمدارها حول الشمس، فإن الحلقة ستظلل أجزاء من سطح الأرض.

وقد يكون هذا التظليل بدوره قد تسبب في تبريد عالمي، حيث وصلت كمية أقل من ضوء الشمس إلى سطح الكوكب.

وهذا يقودنا إلى لغز آخر مثير للاهتمام. منذ حوالي 465 مليون سنة، بدأ كوكبنا يبرد بشكل كبير. وقبل 445 مليون سنة مضت، كان ذلك في العصر الجليدي الهيرنانطي، وهو أبرد فترة في النصف مليار سنة الماضية.

هل كانت الحلقة التي تظلل الأرض مسؤولة عن هذا التبريد الشديد؟ الخطوة التالية في تحرياتنا العلمية هي صنع نماذج رياضية لكيفية تفكك الكويكبات وانتشارها، وكيف تتطور الحلقة الناتجة مع مرور الوقت. وهذا من شأنه أن يمهد الطريق لنمذجة المناخ التي تستكشف مقدار التبريد الذي يمكن أن تفرضه مثل هذه الحلقة.

الصورة العليا: انطباع الفنان عن حلقة حول الأرض. المصدر: أوليفر هال/المحادثة

نُشرت هذه المقالة في الأصل تحت عنوان “الحفر المخفية تكشف أن الأرض ربما كانت لها حلقة في يوم من الأيام، مثل كوكب زحل بواسطة أندرو تومكينز على المحادثة، وتم إعادة نشره بموجب ترخيص المشاع الإبداعي.