أظهرت عمليات محاكاة الحواسب العملاقة الجديدة احتمال أن يكون القمر تشكل من خلال اصطدام الأرض بكوكب بحجم المريخ يسمى Theia، منذ زهاء 4.5 مليار سنة، وأنتج علماء المملكة المتحدة العديد من الرسوم المتحركة لسيناريوهات المحاكاة، كل منها يُظهر مقدارا مختلفا من دوران "الكوكب المتجول'' Theia، الذي يمكن أن يكون أجرها لدى الاقتراب من الأرض.
وبحسب روسيا اليوم، فتصور كل محاكاة أنماطا متفجرة مختلفة من المخلفات الصخرية المنبعثة من نقطة التأثير، والتي ربما تكون تجمعت في النهاية لتشكل القمر، وتستند عمليات المحاكاة إلى ما يُعرف عموما لعلماء الفلك بنظرية "Big Splash" أو "فرضية التأثير العملاق". ووفقا للنظرية، فإن Theia اصطدم بالأرض بقطر 7917 ميلا، وخلق حلقة من الحطام حول كوكبنا الأصلي والتي اجتمعت في النهاية لتشكل القمر.
ويعد الحدث - منذ زهاء 4.45 مليار سنة و150 مليون سنة بعد تشكل النظام الشمسي - هو الفكرة الأكثر انتشارا لشرح مدى ضخامة القمر نسبيا مقارنة بالأجسام الصخرية الأخرى، ومن خلال إضافة كميات مختلفة من الدوران إلى Theia في عمليات المحاكاة، أو من خلال عدم وجود دوران على الإطلاق، يوجد مجموعة كاملة من النتائج المختلفة لما قد يحدث عندما اصطدمت الأرض المبكرة بجسم ضخم كل تلك المليارات من السنين، وفقا لمعد الدراسة سيرجيو رويز بونيلا، في جامعة دورهام.
وأضاف بونيلا: "من المثير أن بعض عمليات المحاكاة التي أجريناها أنتجت هذه الكتلة المدارية من المواد التي ليست أصغر نسبيا من القمر، مع قرص يحتوي على مواد إضافية حول الأرض بعد الاصطدام من شأنه أن يساعد الكتلة على النمو بمرور الوقت. لن أقول إن هذا هو القمر، لكنه بالتأكيد مكان مثير للاهتمام للغاية لمواصلة البحث".
وبالشراكة مع جامعة جلاسكو، أجرى علماء دورهام عمليات محاكاة أجهزة الكمبيوتر العملاقة الخاصة بهم في منشأة الحوسبة عالية الأداء DiRAC، ويتم توزيع موارد الحوسبة الخاصة بـ DiRAC - مجموعة واسعة من المعالجات والأسلاك والأجهزة الأخرى - على أربعة مواقع جامعية بما في ذلك دورهام.
وتتبع الباحثون المواد الصخرية التي كانت ستنفجر من مصدر الاصطدام، وربما تشكلت لتكوين القمر، وأنتج الاصطدام المحاكي مع الأرض المبكرة نتائج مختلفة اعتمادا على حجم واتجاه دوران Theia الأولي، من عدم الدوران على الإطلاق إلى "الدوران مثل كرة البلياردو"، في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة.
وفي أحد الأطراف، مع أقصى دوران في اتجاه عقارب الساعة، دمج الاصطدام الجسمين معا، ومع الدوران الأقصى عكس اتجاه عقارب الساعة، في هذه الأثناء، كان هناك تأثير "الكر والفر"، وأنتجت المحاكاة التي لم يتم فيها إضافة دوران إلى Theia، كتلة ذاتية الجاذبية من المواد كتلتها نحو 80% من القمر.
وعندما تمت إضافة كمية صغيرة من الدوران إلى عمليات المحاكاة، تشكل كائن آخر يشبه القمر، وكان من الممكن أن ينمو التكتل الناتج، الذي ثبت أنه يستقر في مدار حول الأرض بعد الاصطدام، عن طريق جمع القرص من الحطام المحيط بكوكبنا، وكان للكتلة المحاكية أيضا لب حديدي صغير، مشابه لنواة القمر، مع طبقة خارجية من المواد المكونة من الأرض المبكرة وTheia.
وقال معد الدراسة الدكتور فينسينت إيكي، من جامعة دورهام: "نحصل على عدد من النتائج المختلفة اعتمادا على ما إذا كنا سنقدم الدوران إلى Theia أم لا قبل أن يصطدم بالأرض المبكرة. إنه لأمر مدهش بشكل خاص أنه في حالة عدم إضافة دوران أو القليل جدا من الدوران إلى Theia، فإن التأثير مع الأرض المبكرة يترك وراءه أثرا من الحطام، يتضمن في بعض الحالات جسما كبيرا بما يكفي لاستحقاق أن يطلق عليه اسم القمر البدائي. وقد يكون هناك عدد من الاصطدامات المحتملة التي لم يتم التحقيق فيها بعد، والتي يمكن أن تقربنا أكثر من فهم كيفية تشكل القمر في المقام الأول."
وفي حين أن عمليات المحاكاة ليست دليلا قاطعا على أصل القمر، إلا أنها تمثل مرحلة واعدة في فهم كيفية تشكل أقرب جيراننا، وفقا للخبراء، وادعى البحث في مارس من هذا العام إثبات نظرية Big Splash، استنادا إلى آثار Theia في صخور القمر، وقام باحثون من جامعة نيو مكسيكو بفحص نظائر الأكسجين في صخور القمر، التي أعادها رواد فضاء أبولو إلى الأرض.
واكتشفوا الاختلافات في نظائر الأكسجين - وهو مؤشر على أصل المادة - بين صخور القمر وصخور الأرض، والتي قد تكون أتت من بقايا Theia بعد الاصطدام، ومع ذلك، أفادت دراسة أخرى في مايو عن اكتشاف أيونات الكربون من سطح القمر.
وكان من المفترض أن يكون الكربون تبخر تماما بسبب درجات الحرارة الشديدة المتولدة في حدث الاصطدام الهائل، ونشرت نتائج هذه الدراسة الجديدة في مجلة الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، ويخطط فريق البحث الآن لإجراء المزيد من عمليات المحاكاة لتغيير الكتلة والسرعة ومعدل الدوران لكل من الهدف والاصطدام، لمعرفة تأثير ذلك على تكوين القمر المحتمل.
