First Report on the Detection of Scandium (Sc) in the Grimaldi Basin: Insights into Subsurface Lunar Geochemistry

إن القمر ليس مجرد صخرة ميتة وساكنة، بل هو عالم شكلته تاريخ من الاصطدامات العنيفة وماضٍ كيميائي عميق ومعقد. لعقود من الزمن، اقترح علماء الكواكب أنه بعد وقت قصير من تشكل القمر، كان مغطى بمحيط عالمي من الصخور المنصهرة. ومع تبريد محيط الحمم هذا وتصلبه، غاصت المعادن الثقيلة بينما طفت المعادن الأخف، مما أدى إلى إنشاء طبقات متميزة. وكانت البقايا اللزجة النهائية لعملية التبريد هذه غنية بعناصر محددة مثل البوتاسيوم، والعناصر الأرضية النادرة، والفسفور، وهو مزيج يسميه العلماء "KREEP". ولأن هذه المادة كثيفة وغير متوافقة مع القشرة المبكرة، فقد كان يُعتقد أنها استقرت في أعماق الأرض، مخبأة تحت أميال من الغبار والصخور السطحية. ولفترة طويلة، كان المكان الوحيد الذي تظهر فيه مادة KREEP هذه بوضوح هو منطقة محددة في الجانب القريب من القمر، مما جعل العلماء يعتقدون أنها محاصرة هناك. وظل السؤال قائماً: هل كانت هذه المادة فريدة في تلك المنطقة الواحدة، أم أنها كانت منتشرة في جميع أنحاء القمر، مدفونة بعيداً عن الأنظى؟

تقدم دراسة جديدة نُشرت في عام 2026 إجابة مفاجئة من خلال النظر إلى مكان تم تمزيقه مؤخراً على سطح القمر. استخدم الباحثون بيانات من مركبة "تشاندرايان-2" الفضائية، التي تدور حول القمر، لمراقبة البصمات الكيميائية التي تتركها اصطدامات الصخور الفضائية بسطح القمر. ومن خلال الجمع بين ملاحظات اصطدامات النيازك والقياسات الحساسة للأشعة السينية، اكتشف الفريق عنصراً نادراً يسمى السكانديوم في حوض غريمالدي، وهو فوهة كبيرة تقع على الحافة الغربية البعيدة للجانب القريب من القمر. يقع هذا الحوض خارج المنطقة المعروفة الغنية بـ KREEP، مما يشير إلى أن البقايا الكيميائية لتشكل القمر ليست محصورة في موقع واحد، بل من المرجح أنها مدفونة تحت السطح في جميع أنحاء العالم، بانتظار أن يتم استخراجها بواسطة اصطدام كوني.

ركز الباحثون اهتمامهم على حوض غريمالدي، وهو منخفض شاسع يقع عند خط عرض 4 درجات جنوباً وخط طول 66 درجة غرباً. كانوا يبحثون عن دليل على اصطدام نيزكي حدث مؤخًا بما يكفي للكشف عن مواد طازجة من أعماق الأرض. وباستخدام شبكة من التلسكوبات على الأرض، حددوا حدث اصطدام محدد وقع في 3 نوفمبر 2019، حيث ضرب صخر فضائي الحوض. كان هذا الاصطدام قوياً بما يكفي لحفر فوهة يبلغ عرضها حوالي 22.8 متراً واستخراج مواد من عمق يصل إلى حوالي 2.2 متر. ثم توجه الفريق إلى مقياس الطيف للأشعة السينية ذات المنطقة الواسعة (Large Area Soft X-ray Spectrometer)، وهو جهاز موجود على متن المسبار "تشاندرايان-2"، لتحليل التركيب الكيميائي للحطام الطازج الناتج عن هذا الاصطدام.

يعمل الجهاز عن طريق اكتشاف الأشعة السينية التي ترتد عن سطح القمر عند اصطدامها بالطاقة القادمة من الشمس. ومن خلال قياس الطاقة المحددة لهذه الأشعة السينية، يمكن للعلماء تحديد العناصر الموجودة. وفي البيانات التي جُمعت بعد اصطدام نوفمبر 2019، وجد الباحثون إشارة واضحة للسكانديوم، وهو عنصر أثر لم يتم اكتشافه في هذه المنطقة المحددة من قبل. وإلى جانب السكانديوم، وجدوا أيضاً بصمات للبوتاسيوم والفسفور، وهما المكونان الآخران لمزيج KREEP. وهذا الجمع من العناصر مهم لأنه يطابق الملف الكيميائي المتوقع من الطبقات المتبقية العميقة لمحيط الحمم القديم. ولم يكن هذا الاكتشاف محض صدفة؛ فقد كانت الإشارة قوية بما يكفي لتمييزها عن الضجيج الخلفي، وظهرت فقط بعد الاصطدام، مما أكد أن المادة قد جُلبت من أسفل السطح.

وللتأكد من أن هذا الاكتشاف حقيقي، قارن الفريق نتائج حوض غريمالدي ببيانات من مواقع اصطدام أخرى على القمر. لقد نظروا في اصطدامين حديثين آخرين، أحدهما في "ماري سيرينيتاتيس" والآخر في "ماري فيكونديتاتيس". وبينما جلبت هذه الاصطدامات عناصر شائعة مثل المغنيسيوم والألومنيوم والسيليكون، إلا أنها لم تظهر أي علامة على السكانديوم أو بصمة KREEP. يسلط هذا التباين الضوء على أن حوض غريمالدي هو شذوذ كيميائي حقيقي. وحقيقة أن عناصر KREEP وُجدت فقط في أعمق عملية حفر، عند عمق حوالي 2.2 متر، تشير إلى أن هذه المادة ليست موزعة بالتساوي عبر الطبقة العليا من الغبار. بدلاً من ذلك، من المرجح أنها معزولة في جيوب عميقة، محمية من الرؤية حتى يقوم اصطدام كبير بما يكفي بالحفر عنها.

إن موقع هذا الاكتشاف هو ربما الجزء الأكثر أهمية في القصة. يقع حوض غريమైనدي بعيداً عن منطقة "بروسيلاروم KREEP"، وهي المنطقة التي كان العلماء يعتقدون سابقاً أن كل هذه المواد تتركز فيها. إن العثور على هذه العناصر هنا يشير إلى أن توزيع التاريخ الكيميائي للقمر أكثر تعقيداً مما كان يُعتقد سابقاً. وهذا يعني أن المادة الغنية بـ KREEP قد تكون موزعة عالمياً بشكل أكبر مما كان يُعتقد، ومخبأة تحت الريغوليث (الحطام الصخري) في مواقع مختلفة عبر سطح القمر. هذا لا يتعارض مع نظرية محيط الحمم العالمي؛ بل يدعمها من خلال إظهار أن عملية الفصل الكيميائي حدثت في كل مكان، ولكن المواد الناتجة دُفنت ولا يتم الكشف عنها الآن إلا من خلال الاصطدامات العشوائية.

كما أكدت الدراسة أن الجهاز المستخدم لإجراء هذه القياسات حساس للغاية. فقد حدث اكتشاف السكانديوم خلال فترة من النشاط الشمسي المنخفض، وهو وقت يكون فيه ناتج الأشعة السينية من الشمس ضعيفاً وعادة ما يصعب رصد مثل هذه الإشارات الخافتة. وحقيقة أن الفريق استطاع تحديد العنصر تشير إلى أن التركيز المحلي لهذه المواد أعلى مما هو متوقع، أو أن الجهاز قادر على تحليل هذه التفاصيل حتى في ظل ظروف صعبة. ويفتح هذا الاكتشاف باباً جديداً لفهم باطن القمر؛ فهو يوضح أن اصطدامات النيازك تعمل كمثاقب طبيعية، تكشف عن خزانات جيوكيميائية عميقة لا تستطيع الأجهزة المدارية رؤيتها من خلال غبار السطح.

في نهاية المطاف، يغير هذا البحث نظرتنا للخريطة الكيميائية للقمر. إن وجود السكانديوم وعناصر KREEP في حوض غريمالدي يشير إلى أن باطن القمر متنوع كيميائياً وأن بقايا ولادته النارية ليست محبوسة في زاوية واحدة فقط. وتشير الدراسة إلى أنه إذا حفرنا بعمق كافٍ في أجزاء أخرى من القمر، فقد نجد جيوباً مماثلة من هذه المواد القديمة. ورغم أن الكشف كان محدداً بموقع اصطدام واحد، إلا أنه يوفر دليلاً مقنعاً على أن العمليات التي شكلت القمر المبكر كانت عالمية النطاق. قد يبدو سطح القمر موحداً بالعين المجردة، ولكن تحت الغبار، يحمل تاريخاً معقداً من التمايز والخلط، ينتظر المطرقة الكونية التالية لتكشف أسراره.