خورشیدی نوزاد را تصور کنید که با قرصی درخشان و آشفته احاطه شده است؛ جایی که نخستین مواد جامد در همسایگی سیارهای ما شکل میگرفتند. نه تودهای از یخ بود و نه سوپی از مواد آلی. در عوض، دانههای ریز و پختهشده سنگی میداندار بودند.
پژوهشی تازه به سرپرستی محققان دانشگاه ییل پرده از این برداشته است که نخستین سیارهوارههای منظومه شمسی چگونه مواد خود را گرد آوردند. نتیجه اصلی روشن است: نخستین اجرام جامد عمدتا از کندرولها ساخته شده بودند؛ دانههای سیلیکاتی در مقیاس میلیمتر که بر اثر گرمایش سریع پدید آمدند و مقدار بسیار کمی از غبار یخی و سرشار از مواد فرار، موسوم به ماتریکس، در خود داشتند.
خاطره مذاب دانههای ناپدیدشده
کندرولها کوچکاند، اما اهمیت بزرگی دارند. این دانهها در شهابسنگهای ابتدایی به فراوانی دیده میشوند و ردپایی آشکار از رویدادهای دمای بالا در قرص پیشسیارهای هستند. اما برای هر کسی که میخواهد پرده نخست شکلگیری منظومه شمسی را بازسازی کند، یک مشکل وجود دارد. بسیاری از کهنترین اجرام مادر که در نخستین میلیون سال شکل گرفتند، آنقدر گرمای درونی داشتند که به طور کامل ذوب شدند. این ذوبشدن خود کندرولها را از بین برد.
پس چگونه میتوان دستور ترکیبی را یافت که دیگر در برابر چشم وجود ندارد؟ تیم ییل مسیر را معکوس پیمود. آنها شهابسنگهای آهنی را بررسی کردند که تکههایی از اجرام مادری کاملا ذوبشدهاند. هرچند دانههای فیزیکی از میان رفته بودند، ردهای شیمیایی از کوره جان سالم به در برده و رکوردی از ترکیب اولیه آن اجرام را حفظ کردهاند.
دامانویر گروال.
دو کارآگاه شیمیایی
برای بازیابی مخلوط ناپدیدشده، پژوهشگران از دو ردیاب ژئوشیمیایی مستقل استفاده کردند که میزان فراوانی ماتریکس را نشان میدهند. گوگرد معمولا در ماتریکس متمرکز میشود. حالت اکسایش آهن نیز روایتی موازی ارائه میکند، زیرا نشان میدهد یک جرم چه مقدار یخ آب و غبار اکسیدشده را جذب کرده است.
ردیابهای شیمیایی استفادهشده
- غلظتهای گوگرد به عنوان شاخصی برای محتوای ماتریکس.
- حالت اکسایش آهن برای برآورد سهم آب و غبار اکسیدشده.
هر دو ردیاب به یک بازه شگفتانگیز رسیدند. به نظر میرسد محتوای اولیه ماتریکس در سیارهوارههای نسل نخست تنها حدود ۸ تا ۱۷ درصد بوده است. به بیان دیگر، نخستین مواد جامد تقریبا ۸۳ تا ۹۲ درصد از کندرولها تشکیل شده بودند. این اعداد از سهم ماتریکس در هر شهابسنگ کندریتی شناختهشدهای که هنوز کندرولها را حفظ کرده، کمتر است.
دامانویر گروال، نویسنده نخست مقاله و استادیار علوم زمین و سیارهای در دانشگاه ییل، گفت: «این دانههای کوچک و همهجا حاضر سنگ، بلوکهای بنیادیای هستند که سیارهها در نهایت از آنها ساخته شدند. اکنون میدانیم که آنها از همان آغاز، در حال جداسازی و ورود به نخستین نسل اجرام جامد بودهاند.»
این مطالعه که در ۱۸ سپتامبر در نشریه نیچر آسترونومی منتشر شد، سلطه کندرولها را به کمتر از یک میلیون سال پس از آغاز منظومه شمسی عقب میبرد. شواهد شیمیایی و بافتی پیشین درباره گردآوری انتخابی، معمولا از اجرامی به دست میآمد که دو تا چهار میلیون سال پس از آغاز شکل گرفته بودند.
چرا این نتیجه اهمیت دارد
پیامدهای این یافته هم کاربردی است و هم مفهومی. از نظر کاربردی، این کشف توضیح میدهد چرا کندرولهای بسیار قدیمی در سابقه شهابسنگی کمیاباند: این دانهها به سرعت در سیارهوارههای اولیه گرد آمدند و آن اجرام بعدها ذوب شدند؛ فرایندی که بافتهای اولیه آنها را پاک کرد، اما اثر انگشتهای شیمیایی را باقی گذاشت. از نظر مفهومی، نتیجه نشان میدهد که فرایندهای جداسازی در قرص پیشسیارهای، قطرات جامد و داغ را بسیار زودتر از آنچه بسیاری از مدلها فرض میکردند، بر غبار چسبناک و یخی ترجیح میدادند.
آلومینیوم رادیواکتیو ۲۶ در این روایت نقش کوره آشکار را دارد. سیارهوارههای جوانی که مقدار کافی آلومینیوم ۲۶ به دام انداختند، از درون گرم و ذوب شدند؛ فرایندی که کندرولها را نابود کرد، اما سیگنالهای شیمیایی کلی را حفظ نمود. رویکرد تیم ییل همین گرمایش ویرانگر را به ابزاری تشخیصی تبدیل میکند.
این موضوع بر درک ما از این اثر میگذارد که مواد سرشار از فرارها کجا و چه زمانی برای ساخت اجرام سیارهای در دسترس بودهاند. کندریتهای کربندار که دیرتر شکل گرفتند و از ماتریکس و مواد فرار غنیترند، احتمالا در شرایط یا نواحیای از قرص برافزایشی شکل گرفتند که نگهداری غبار یخی را تسهیل میکرد. در مقابل، به نظر میرسد نسل نخست در محیطی غنی از کندرولها ساخته شده است.
دیدگاه کارشناسی
دکتر لینا اورتگا، دانشمند سیارهای در آژانس فضایی اروپا، در مقام یک مفسر مستقل گفت: «خردهردهای شیمیایی قانعکنندهاند. یافتن سیگنالهای سازگار در دو ردیاب مستقل، این دیدگاه را بسیار تقویت میکند که شکلگیری سیارهوارههای اولیه انتخابی بوده است. این موضوع ما را وادار میکند مدلهای دینامیک قرص و انتقال مواد جامد در نخستین میلیون سال را دقیقتر کنیم.»
اورتگا افزود: «این یافته همچنین ارزش اجرام ذوبشده را برجسته میکند. آنها فقط آرشیوهای از دسترفته نیستند. با ابزارهای درست، میتوانند مواد اولیه شکلگیری سیارهها را به شیوهای آشکار کنند که شهابسنگهای دستنخورده قادر به انجام آن نیستند.»
دامانویر گروال به جنبهای انسانیتر از این پژوهش نیز اشاره کرد. او گفت: «میتوانید کندریتها را در دست بگیرید و بدانید که آنها بخشی از فرایندی بودهاند که میلیاردها سال پیش آغاز شده است. این مقیاس زمانی به سختی در ذهن میگنجد.»
جمعبندی
به نظر میرسد منظومه شمسی اولیه جایی بوده که گرما و حرکت، ساخت و گردآوری سریع دانههای مذاب را تقویت میکرده است. همین دانهها به بلوکهای سازنده غالب برای نخستین اجرام جامد در نواحی بیرونی تبدیل شدند. دانشمندان با خواندن سرنخهای شیمیایی ظریفی که در اجرام مادر ذوبشده باقی ماندهاند، جدول زمانی این گردآوری انتخابی را به آغاز فرایند ساخت سیارهها منتقل کردهاند. این نتیجه تصویر ما از قرص پیشسیارهای را دقیقتر میکند و زمینهای روشنتر برای ورود دیرتر مواد مرطوبتر و غنیتر از فرارها فراهم میآورد؛ موادی که انواع دیگر شهابسنگها و در نهایت، سیارهها را شکل دادند.
.avif)
نظر بگذارید
نظرات
هنوز نظری ثبت نشده. اولین نفر باشید.