زمین و مریخ در یک همسایگی و در کنار خورشید جوان شکل گرفتند، اما در نهایت به دو جهان با نقشه‌های درونی کاملا متفاوت تبدیل شدند. این تفاوت یک اتفاق ساده نیست. بلکه ردپایی است از شیوه‌ای که هر سیاره در روزگاری که منظومه شمسی هنوز کارگاهی آشفته برای ساخت سیاره‌ها بود، خود را بنا کرد.
زمین حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش از غبار، سنگ و گاز پیرامون خورشید جوان شکل گرفت. با گذشت زمان، این مواد با یکدیگر برخورد کردند و در هم ادغام شدند تا سیاره‌ای رو به رشد پدید آید. گرمای شدید، برخوردهای عظیم و ذوب‌شدن مواد درونی نیز به شکل‌گیری هسته، گوشته و پوسته زمین کمک کرد و در نهایت شرایطی را فراهم ساخت که پیدایش حیات را ممکن کرد.
چرا دو سیاره نزدیک، روایت‌هایی چنین متفاوت دارند
پژوهش تازه‌ای به رهبری پژوهشگران مؤسسه گلوب در دانشگاه کپنهاگ نشان می‌دهد زمین و مریخ از ترکیب‌های متفاوتی از همان فرایندهای سازنده رشد کرده‌اند. نتیجه در نگاه نخست کمی خلاف انتظار به نظر می‌رسد. اگر دو سیاره در کنار هم شکل گرفته باشند، آیا نباید داستان پیدایش مشترکی داشته باشند؟ لزوما نه.
رشد سیاره‌ها می‌تواند از چند مسیر پیش برود. یک مسیر خشن است: سیاره‌ریزه‌هایی در مقیاس کیلومتر با هم برخورد می‌کنند و ادغام می‌شوند و طی مجموعه‌ای از برخوردهای پرانرژی، اجرامی بزرگ‌تر می‌سازند. مسیر دیگر ظریف‌تر است: برافزایش ریگ‌دانه‌ای، فرایندی که در آن ذراتی از اندازه سانتی‌متر تا متر، به کمک گرانش یک پیش‌سیاره در حال رشد و کشش گاز، با بازده بالا جذب می‌شوند. هر دو سازوکار می‌توانند هم‌زمان عمل کنند و نسبت میان آن‌ها، شیمی و تاریخچه گرمایی یک سیاره را تغییر می‌دهد.
تیم کپنهاگ داده‌های شیمیایی مربوط به درون سیاره‌ها را با مدل‌های عددی ترکیب کرد تا بررسی کند کدام تاریخچه‌های شکل‌گیری با آنچه امروز در زمین و مریخ می‌بینیم سازگار است. جمع‌بندی آن‌ها این است: زمین و مریخ خویشاوندند، اما با پرورش‌هایی متفاوت. بخش عمده جرم زمین ظاهرا به دو پیش‌سیاره بزرگ بازمی‌گردد که با بلعیدن ریگ‌دانه‌ها به سرعت رشد کرده‌اند، در حالی که مریخ بیشتر شبیه تکه‌چینی از سیاره‌ریزه‌ها به نظر می‌رسد.
روایتی از ریگ‌دانه‌ها، سیاره‌ریزه‌ها و سرنخ‌های فرار
شواهد کلیدی از عناصر فرار مانند سدیم، روی و پتاسیم به دست می‌آید. این عناصر در دماهای بالا آسان‌تر تبخیر می‌شوند، بنابراین فراوانی امروزی آن‌ها در پوسته و گوشته یک سیاره، نشانه‌هایی از گرما و پردازش موادی را که هنگام شکل‌گیری رخ داده حفظ می‌کند. می‌توان آن‌ها را هم‌زمان دماسنج و کپسول زمان دانست.
پژوهشگران با تطبیق سناریوهای مدل‌سازی‌شده برافزایش با این اثر انگشت‌های شیمیایی برآورد می‌کنند که دست‌کم سه چهارم جرم زمین از دو پیش‌سیاره‌ای آمده که از راه برافزایش ریگ‌دانه‌ای بزرگ شده بودند و سیاره‌ریزه‌ها سهم باقی‌مانده را ساخته‌اند. مریخ تقریبا تقسیم‌بندی معکوسی نشان می‌دهد: حدود ۷۵ درصد جرم آن ظاهرا از سیاره‌ریزه‌ها و حدود ۲۵ درصد از برافزایش ریگ‌دانه‌ای سرچشمه گرفته است.
این تفاوت اهمیت زیادی دارد. رشد غالبا ریگ‌دانه‌ای معمولا سریع است و می‌تواند مواد را به شکلی متفاوت از سیاره‌ای که عمدتا با برخوردهای بزرگ‌تر ساخته شده گرم و مخلوط کند. تاریخچه دمایی تعیین می‌کند چه مقدار از عناصر فرار باقی می‌مانند و همین موضوع بر انتقال آب و ذخیره ترکیبات ضروری برای حیات اثر می‌گذارد.
محدودیت‌ها و فرض‌ها
هیچ مدلی از عدم قطعیت خالی نیست. ترکیب اولیه غبار و سنگ‌های منظومه شمسی با دقت کامل شناخته نشده است. این تیم چندین فرض آغازین را آزمود و دریافت که تفاوت میان زمین و مریخ همچنان پابرجا می‌ماند، حتی اگر درصدهای دقیق تغییر کنند. در مقایسه با بازسازی‌های مبتنی بر ایزوتوپ که می‌توانند تفسیرهای گوناگونی داشته باشند، این رویکرد مبتنی بر شیمی همراه با مدل‌سازی می‌کوشد درباره فرایندهای فیزیکی محرک رشد سیاره‌ای مستقیم‌تر سخن بگوید.
چرا این موضوع فراتر از همسایگی کیهانی ما اهمیت دارد
شناخت سازوکارهای شکل‌گیری سیاره‌های سنگی دستاوردهای روشنی دارد. مسیر شکل‌گیری یک سیاره کمک می‌کند تعیین کنیم چه مقدار ماده فرار، از جمله آب، در آن باقی می‌ماند. این مسئله بر شرایط سطحی، شکل‌گیری جو و زیست‌پذیری بلندمدت اثر می‌گذارد. اگر برافزایش ریگ‌دانه‌ای اغلب درون‌هایی فقیر از مواد فرار بسازد، در حالی که رشد سنگین بر پایه سیاره‌ریزه‌ها مواد فرار بیشتری را حفظ کند، آن‌گاه تاریخچه مونتاژ سیاره به متغیری حیاتی در ارزیابی امکان وجود اقیانوس یا جو مناسب حیات در سیاره‌های فراخورشیدی تبدیل می‌شود.
روش به‌کاررفته در این پژوهش می‌تواند در آینده برای توصیف جهان‌های سنگی دوردست نیز سازگار شود، به شرط آنکه بتوانیم ترکیب کلی آن‌ها را محدود و دقیق‌تر کنیم. طیف‌ها، همراه با مدل‌های پیشرفته‌تر، شاید روزی آشکار کنند که یک سیاره فراخورشیدی از راه ریگ‌دانه‌ها رشد کرده، از سیاره‌ریزه‌ها ساخته شده یا حاصل ترکیبی از هر دو بوده است. این مسیر ما را از طبقه‌بندی ساده بر پایه اندازه و فاصله، به سوی رده‌بندی سیاره‌های زمین‌سان بر اساس تاریخچه شکل‌گیری آن‌ها می‌برد.
دیدگاه کارشناس
«این نتایج ما را وادار می‌کند با خواهر و برادرهای سیاره‌ای مانند جهان‌هایی مستقل رفتار کنیم، نه نسخه‌هایی کپی‌شده از یکدیگر.» این را دکتر میرا سولانو، دانشمند سیاره‌شناس در آزمایشگاه پیشرانش جت، می‌گوید. «دانستن اینکه یک سیاره چگونه ساخته شده، برای درک همه چیز، از تاریخچه میدان مغناطیسی آن تا توانایی‌اش برای نگه داشتن آب، زمینه فراهم می‌کند. مسئله فقط این نیست که سیاره کجا شکل گرفته، بلکه این هم مهم است که چگونه به آن وضعیت رسیده است.»
مطالعه کپنهاگ روایت آشنایی را بازتعریف می‌کند: نزدیکی در فضا الزاما به معنای شباهت در منشأ نیست. پرورش نسبتا غنی از ریگ‌دانه در زمین و گذشته تحت سلطه سیاره‌ریزه‌ها در مریخ، به معماری‌های متنوعی اشاره دارد که می‌توانند در یک سامانه سیاره‌ای واحد پدید آیند. این تنوع نکته‌ای است که باید با گردآوری اثر انگشت‌های شیمیایی دقیق‌تر از سیاره‌های نزدیک و دور به کمک تلسکوپ‌ها و مأموریت‌های فضایی، همواره در نظر داشت.
.avif)
نظر بگذارید
نظرات
هنوز نظری ثبت نشده. اولین نفر باشید.