الجليد تحت السطح في الحفر المظللة مزدوجًا كما كشفتها رادارات فتح الفتحة الاصطناعية ثنائية التردد تشاندرايان‑2

لماذا يهم الجليد الكامن على القمر

الماء على القمر ليس مجرد فضول علمي؛ بل هو شريان حياة محتمل لرواد الفضاء في المستقبل. يمكن تحويل الجليد المدفون في تربة القمر إلى ماء للشرب، وأكسجين قابل للتنفس، وحتى وقود للصواريخ. تستكشف هذه الدراسة بعض أبرد وأظلم المناطق في القطب الجنوبي للقمر — حفر صغيرة "مظللة مزدوجًا" — لمعرفة ما إذا كانت تخفي مخزونات طويلة الأمد من الجليد تحت السطح مباشرة.

أبرد زوايا القمر

يميل القمر بالكاد حول محوره، لذا في المناطق القطبية يمر ضوء الشمس أفقياً بدلًا من أن يصعد عاليًا في السماء. لا ترى أرضيات الحفر العميقة قرب القطبين الشمس إطلاقًا، فتتحول إلى مناطق مظللة دائمة أبرد من النتروجين السائل. داخل بعض هذه الحفر المظلمة توجد حفر أصغر تحجب حوافها المرتفعة ليس الأشعة المباشرة فحسب بل أيضًا الضوء المنبعثر الخافت والدفء القادم من التضاريس المشرقة القريبة. قد تصل درجة حرارة هذه الجيوب المظللة مزدوجًا إلى نحو 25 كلفن، باردة بما يكفي لبقاء جليد الماء لمليارات السنين إن وصل إليها يومًا.

استخدام الرادار لرؤية ما تحت الظلام

نظرًا لأن هذه الحفر مظلمة تمامًا، تصارع الكاميرات العادية لكشف ما على أرضياتها. بدلًا من ذلك، يستخدم مركب تشاندرايان‑2 أداة رادار ثنائية التردد تبعث موجات راديوية وتسجل الأصداء. بقياس كيف يتغير الاستقطاب — أي اتجاه موجات الراديو — عند ارتدادها، يستطيع العلماء الاستدلال على ما إذا كان الإشارة آتية من سطح صخري خشن أو من مادة تبعثر الموجات داخل حجمها، كما يفعل الجليد. تُستخدم كميتان رئيسيتان: نسبة الاستقطاب الدائري (مدى تطابق الإشارة العائدة مع الالتواء الأصلي للموجات) ودرجة الاستقطاب (مدى انتظام الإشارة العائدة). يميل الجليد المدفون في التربة لإنتاج نسبة مرتفعة لكن درجة استقطاب مضطربة ومنخفضة للغاية لأن الموجات ترتد داخل الطبقة الجليدية.

البحث عن الجليد في تسع حفر مظللة

فحص الفريق تسع حفر مظللة مزدوجًا داخل ثلاث حفر قطبية جنوبية أكبر اسمها فاُستيني، هاوورث، وشومايكر. جمعوا بيانات الرادار مع خرائط ارتفاع مفصلة وصور حادة من أداة شادوكام، القادرة على رؤية التضاريس المضاءة بشكل خافت داخل الظلال. تُظهر العديد من الحفر صخورًا كبيرة على حوافها وجدرانها، لكن أرضياتها المظلمة تميل إلى أن تكون ناعمة نسبيًا، مما يقلل من مصدر شائع لإشارات الرادار المربكة. تتراوح أحجام الحفر من أقل من كيلومتر إلى ما يقرب من ثلاثة كيلومترات عرضًا، مع تفاوت في انحدار الجدران وشكل الحواف، بما في ذلك حافة "متموجة" لافتة في حفرة صغيرة تسمى F2 داخل فاُستيني.

بصمة رادارية جديدة للجليد المدفون

تُبرِز أربع من الحفر التسع — F2، F3، H3، وS1 — نفسها بنسب استقطاب دائري مرتفعة تفوق الواحد ودرجات استقطاب منخفضة للغاية بين 0.1 و0.13. أشارت أعمال سابقة إلى أن المادة الغنية بالجليد يجب أن تُظهر درجة استقطاب أقل من نحو 0.35؛ وتجد هذه الدراسة أن القيم في هذه الحفر فائقة البرودة أقل حتى من ذلك، ملمِحة بصقل البصمة الرادارية للجليد المدفون إلى "نسبة أكبر من واحد بالإضافة إلى درجة استقطاب أقل من 0.13." تُظهر جدران الحفر المحيطة، ونِتاج القذف، وحفرة قديمة مجاورة اسمها تولي إما نسبًا منخفضة أو استقطابًا أعلى أو كليهما، مما يتوافق مع صخور خشنة بدلاً من جليد. تقترح النتائج أنه حيث تظهر هذه البصمة الرادارية المكررة، يهيمن الصدى على تشتيت حجمي ناجم عن جليد ممزوج بطبقات السنتيمترات القليلة العليا من الريغوليث.

دلالات من حافة حفرة غير عادية

تقدم الحفرة F2 حالة إقناع خاصة. لديها أقوى وأوسع بصمة رادارية من بين الحفر التسع وحافة بارزة متموجة تلتف حول حافتها. تُظهر قياسات الارتفاع أن F2 تشكلت على مئات الأمتار أدنى من قاع فاُستيني المحيط، عميقًا داخل منطقة الظل الدائم. يجادل المؤلفون بأن الاصطدام الذي أنشأ F2 ضرب على الأرجح طبقة حاملة للجليد، فاندفع منها مادًة جليدية شبيهة بالمسحوق المائي تجمدت لتكوّن الحافة ذات الشكل الغريب التي نراها اليوم. الحفر الأخرى التي تظهر إشارات رادارية أضعف لا تملك حواف درامية كهذه، ربما لأن اصطداماتها لم تصل إلى طبقة الجليد أو لأن جليدها وُصل لاحقًا وتراكم بهدوء في الأرض الباردة.

ماذا يعني هذا لمستكشفي القمر المستقبليين

عمومًا، تستنتج الدراسة أن الجليد تحت السطح عند القطب الجنوبي للقمر متناثر بدلًا من موحَّد، حتى داخل هذه الفخوخ فائقة البرودة. تُظهر أربع من تسع حفر مظللة مزدوجًا إشارات قوية أو جزئية من الجليد المدفون في الطبقات السطحية الضحلة، وتبدو F2 كأغنى هدف. في الوقت نفسه، تُقدم الدراسة اختبارًا راداريًا أكثر حدة لتمييز الترسبات الحقيقية من التضاريس الخشنة. بالنسبة للبعثات المستقبلية الساعية إلى استغلال موارد القمر المتجمدة، تبدو هذه الحفر المظللة مزدوجًا — ولا سيما F2 داخل فاُستيني — أماكن واعدة للحفر والأخذ بالعينات وربما ذات يوم استخراج الماء لدعم وجود بشري مستدام بعيدًا عن الأرض.

الاستشهاد: Sinha, R.K., Bharti, R.R., Acharyya, K. et al. Subsurface ice in doubly shadowed craters as revealed by Chandrayaan-2 dual frequency synthetic aperture radar. npj Space Explor. 2, 22 (2026). https://doi.org/10.1038/s44453-026-00038-9

الكلمات المفتاحية: جليد قمري, قُطب القمر الجنوبي, حفر مظللة بشكل دائم, خرائط بالرادار, موارد فضائية