يحمل القمر سرًا ظل يقلق علماء الكواكب لعقود: تركيبه النظائري لا يكاد يُفرَّق عن تركيبة الأرض. وفقًا للنموذج القياسي للتصادم العملاق، كان ينبغي أن يرث القمر معظم مادته من الجسم المصطدم ثيا، وهو كوكب بحجم المريخ اصطدم بالأرض الفتية. لكن تحليلات العينات القمرية التي جلبتها بعثات أبولو أظهرت العكس: نظائر الأكسجين والتيتانيوم والتنغستن تتطابق مع نظائر الأرض بدقة تصل إلى أجزاء من المليون. سُميت هذه المفارقة بأزمة النظائر القمرية، وألقت بظلالها على القصة الكاملة لنشأة قمرنا. يقدم العمل الجديد مخرجًا غير متوقع: لا تغيير في ديناميكا التصادم، بل إعادة النظر في تركيب ثيا والسماح لمحيط الصهارة القمري بالانفصال إلى طبقات، مثل مشروب متعدد الطبقات.

تخيل مشروبًا متعدد الطبقات: شراب ثقيل يغوص إلى القاع، وطبقة خفيفة تبقى في الأعلى. في الساعات الأولى بعد الكارثة، كان القمر مغطى بمحيط من الصخور المنصهرة بعمق مئات الكيلومترات. افترض مؤلف النموذج أن وشاح ثيا كان يحتوي على حديد أكثر من وشاح الأرض الأولية، وهذا يتوافق مع بيانات المريخ وفيستا. أظهرت الحسابات باستخدام برنامج alphaMELTS أنه عند ضغط 0 جيجا باسكال ودرجة حرارة 2000 درجة مئوية، كانت كثافة صهارة ثيا 2.78 جم/سم³، بينما كانت كثافة صهارة الأرض الأولية 2.67 جم/سم³. الفرق 4% فقط، لكنه كان كافيًا في ظل جاذبية القمر لبدء غوص مادة ثيا. غاصت قطرات الصهارة نصف قطرها 1 كم بسرعة حوالي 20 م/ث، ووصلت إلى القاع في 23 ساعة. أما الاختلاط بالانتشار فكان سيستغرق 3000 عام، لذلك بقيت الطبقات منفصلة.

ثم دخلت التبلور في اللعبة. مع تبريد المحيط، بدأت المعادن تنمو عند حدود الطبقات: orthopyroxene (orthopyroxene) و clinopyroxene (clinopyroxene) و olivine (olivine). أظهرت الحسابات باستخدام كود pMELTS أنه عند ضغوط من 1.5 إلى 3 جيجا باسكال (عمق يصل إلى 420 كم)، طفت هذه البلورات إلى الصهارة العلوية، مشكلة حاجزًا عازلًا. في نطاق درجات حرارة من 1549 درجة مئوية إلى 1240 درجة مئوية، كان حوالي 27% من كتلة الطبقة العليا عند الحدود على شكل بلورات طافية، مما منع الاختلاط. ونتيجة لذلك، تكوّنت القشرة الصلبة العلوية للقمر من مادة الأرض الأولية، بينما تكوّن الوشاح السفلي من مادة ثيا. وهذا يفسر لماذا للقشرة القمرية تركيب نظائري أرضي، رغم أن معظم كتلة القمر ربما جاءت من الجسم المصطدم.

هذا العمل لا يغلق فقط مفارقة قديمة، بل يفتح طريقة جديدة للنظر إلى تكوين الكواكب. سابقًا، حاول العلماء تفسير التشابه النظائري بتغيير طاقة التصادم أو افتراض أن ثيا والأرض كانتا متطابقتين تقريبًا في التركيب. الآن يكفي افتراض أن وشاح ثيا كان أغنى قليلًا بالحديد، وسيقوم انفصال محيط الصهارة بكل العمل. هذا يحول التركيز من ديناميكا التصادم إلى الديناميكا الحرارية للصهارة، مما يعني أن أمامنا فئة كاملة من النماذج الجديدة. في المستقبل، يمكن اختبار هذه النماذج بالبيانات الزلزالية: إذا كان الوشاح السفلي للقمر يتكون فعلًا من مادة ثيا، فسيظهر ذلك في سرعات الموجات الزلزالية. ربما نفهم أخيرًا مما يتكون القمر حقًا، ونلقي نظرة على الساعات الأولى من حياة الأرض.