سطح عطارد قد يحتوي على 37% فقط من ثاني أكسيد السيليكون

قد يكون سطح عطارد أفقر بكثير في ثاني أكسيد السيليكون مما كان يُعتقد سابقاً. فقدّرت دراسة جديدة أن المواد السيليكاتية على سطح الكوكب تحتوي على نحو 37% من SiO₂ من حيث الكتلة، مقارنة بتقديرات سابقة تراوحت بين 49 و60%.140

إذا تأكدت هذه النتيجة، فقد تعني أن الصخور البركانية التي غطّت عطارد نتجت من انصهار واسع وعميق بشكل استثنائي داخل الكوكب. لكن الرقم يحتاج إلى تفسير حذر؛ فعطارد تكوّن في بيئة فقيرة للغاية بالأكسجين، ولذلك قد يوجد بعض السيليكون في صورة معدنية أو على هيئة كربيد، لا في صورة ثاني أكسيد السيليكون.3342

كيف قاس الباحثون نسبة السيليكا؟

لم تهبط أي مركبة فضائية على عطارد لتحليل صخوره مباشرة، كما لم تُجمع عينات من سطحه وتُعد إلى الأرض. لذلك لجأ الباحثون إلى طريقة غير مباشرة تعتمد على الأشعة تحت الحمراء، وتحديداً على ما يُعرف باسم ميزة كريستيانسن؛ وهي قمة مميزة في انبعاثية المواد، يتغير موقعها الطيفي بحسب كمية ثاني أكسيد السيليكون في المواد السيليكاتية.130

بدأ الفريق بقياس خرز زجاجي صُنّع في المختبر بتركيبات تشبه المواد الموجودة على أسطح الكواكب. وأتاحت هذه القياسات بناء علاقة تجريبية بين الطول الموجي لميزة كريستيانسن ونسبة SiO₂ في الزجاج.

بعد ذلك، طبّق الباحثون المعايرة على رصدات بالأشعة تحت الحمراء عالية الدقة للقمر. وكانت بيانات القمر اختباراً مهماً، إذ أمكن مقارنة الخريطة الناتجة بالعينات التي أعادتها بعثات أبولو ولونا وتشانغ آه. وبذلك تحقّق الفريق من صلاحية الطريقة قبل استخدامها على الرصدات التلسكوبية لعطارد.1

لذلك، فإن تقدير 37% ليس تحليلاً كيميائياً مباشراً لصخور عطارد، بل هو أفضل تقدير متاح لما يمكن تسميته المكافئ السيليكاتي لثاني أكسيد السيليكون المستنتج من الإشارة تحت الحمراء.

ماذا يعني انخفاض السيليكا بالنسبة إلى عطارد؟

قد يرسم هذا التركيب الفقير بالسيليكا صورة أكثر تطرفاً للتاريخ البركاني لعطارد. فسهوله الملساء تغطي مساحات واسعة من سطحه، ويُعتقد على نطاق واسع أنها تشكلت بفعل النشاط البركاني.3637

ولإنتاج حمم منخفضة السيليكا بهذا الشكل، ربما احتاج وشاح عطارد إلى درجات مرتفعة جداً من الانصهار الجزئي، في أعماق ودرجات حرارة أكبر مما تفترضه النماذج التقليدية.140 وهذا يربط سطح الكوكب الحالي بمرحلة مبكرة اتسمت بانصهار شديد، وتمايز داخلي قوي، وثورانات بركانية واسعة.

لكن النتيجة لا تحدد وحدها درجة حرارة الوشاح أو عمق الانصهار أو المسار الجيولوجي الذي اتبعه الكوكب. فهذه الاستنتاجات تعتمد على مدى تشابه الزجاج السيليكاتي المستخدم في المختبر مع التركيب الكيميائي غير المعتاد لسطح عطارد.

احتمال آخر: السيليكون ليس كله في صورة SiO₂

يُعد عطارد من أكثر الكواكب الصخرية اختزالاً من الناحية الكيميائية؛ فقد كشفت القياسات عن مستويات مرتفعة من الكبريت ومستويات منخفضة نسبياً من الحديد والأكسجين، وهي مؤشرات على أن الكوكب تشكّل في ظروف شحيحة بالأكسجين.334244

في مثل هذه البيئة، ليس من الضروري أن يرتبط كل السيليكون بالأكسجين. فقد يوجد جزء منه في أشكال مختزلة، مثل السيليكون المعدني أو كربيد السيليكون. ويمكن لهذه الأطوار أن تغيّر الإشارة تحت الحمراء بطريقة قد تبدو شبيهة بإشارة سطح سيليكاتي فقير جداً بالسيليكا.40

وهذا الاحتمال يغيّر طريقة قراءة الرقم الرئيسي في الدراسة: فهي لا تثبت أن 37% فقط من كل المواد الحاوية على السيليكون في عطارد هي ثاني أكسيد السيليكون. بل تقدم تقديراً منخفضاً لمحتوى السيليكا في الجزء السيليكاتي من السطح، وفق الافتراضات التي بُنيت عليها المعايرة.

كيف يمكن لبيبي كولومبو حسم المسألة؟

تقترب مهمة بيبي كولومبو المشتركة بين وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة استكشاف الفضاء اليابانية من المرحلة التي قد تساعد على حل هذا الغموض. ومن المقرر أن تنفصل وحدة الانتقال إلى عطارد في 3 سبتمبر 2026، فيما تبدأ مناورة إدخال المركبة إلى مدار عطارد في 21 نوفمبر 2026، على أن تبدأ العمليات العلمية الكاملة في أبريل 2027.172426

وتحمل المهمة أداة MERTIS، المصممة لرصد عطارد في نطاق الأشعة تحت الحمراء الحرارية، بما في ذلك المجال الطيفي الذي تظهر فيه ميزة كريستيانسن.30 وبخلاف الرصدات السابقة التي جمعت ضوء عطارد كله في إشارة واحدة، يُفترض أن تتمكن MERTIS من ربط القياسات بمناطق ووحدات جيولوجية محددة على سطح الكوكب.

ويمكن لهذه الرصدات أن تجيب عن أسئلة أساسية، من بينها:

• هل يمثل انخفاض نسبة SiO₂ معظم سطح عطارد، أم يقتصر على مناطق معينة؟
• هل تختلف النسبة بين السهول البركانية والتضاريس المليئة بالفوهات والوحدات الجيولوجية الأخرى؟
• هل تدعم الأنماط الإقليمية فرضية الانصهار العميق جداً في الوشاح؟
• وعند دمجها مع قياسات العناصر والمعادن من أدوات أخرى، هل تشير إلى تخزين جزء من السيليكون في أطوار معدنية أو كربيدية مختزلة؟

وإلى أن تصل هذه البيانات، تبقى الخلاصة الأقوى حذرة لكنها مهمة: قد يكون سطح عطارد البركاني أقل غنى بالسيليكا بكثير مما افترضته التقديرات السابقة، وهو ما قد يكشف عن وشاح شديد السخونة والانصهار، أو عن كيمياء مختزلة أكثر غرابة، أو عن مزيج من العاملين معاً.