6 دقیقه
تشکیل مشتری ردپای‌های مذاب در آوارهای اولیهٔ سامانهٔ خورشیدی برجای گذاشت
پژوهش‌های تازه نشان میدهد رشد سریع مشتری موجب برخوردهای با سرعت بالا میان سیارکهای ابتدایی شد و قطرات مذابی به نام کندرولها تولید کرد که امروزه در داخل شهاب‌سنگ‌ها حفظ شده‌اند. این گوهرهای کوچک مانند کپسولهای زمانی از چند میلیون سال نخست سامانهٔ خورشیدی هستند و راهی دقیق برای تاریخگذاری زمان تشکیل مشتری فراهم میکنند.
پژوهش جدید نشان میدهد که تولد مشتری برخوردهای پرسرعتی را به وجود آورد که قطرات مذاب را خلق کردند و این قطرات در شهاب‌سنگ‌ها حفظ شده‌اند، گوهرهای کوچکی از روزگارهای نخستین سامانهٔ خورشیدی. Credit: Shutterstock قطرات باستانی یافت‌شده در شهاب‌سنگ‌ها تاریخچهٔ شکلگیری سیارات را افشا میکنند.
حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش، بخشی از دیسک پروپلنتاری به‌سرعت جمع‌شد و مشتری به غول گازی‌ای که امروز می‌بینیم تبدیل شد. تاثیر گرانشی رو به رشد آن مدار تعداد زیادی از اجرام سنگی و یخی — سیارک‌هایی که با سیارکها و دنباله‌دارهای امروزی قابل قیاس‌اند — را بر هم زد. این اخلال‌ها سرعت برخوردها را افزایش داد و در بسیاری از برخوردها سنگ و غبار درونی سیارکها ذوب و به قطعاتی تبدیل شد که به قطرات میلیمتری مذاب به نام کندرولها تبدیل شدند.
چگونه کندرولها شکل می‌گیرند: انفجارهای بخار آب در هنگام برخوردها
کندرولها معمولاً قطری بین ۰٫۱ تا ۲ میلی‌متر دارند و از اجزای رایج بسیاری از شهابسنگهای اولیه هستند. ظاهر گرد و شیشه‌ای آنها مدت‌ها یک معما بود. تیمی مشترک از دانشگاه ناگویا (ژاپن) و موسسهٔ ملی اخترفیزیک ایتالیا (INAF) با استفاده از شبیه‌سازی‌های عددی رشد مشتری و فیزیک برخوردها نشان دادند که چگونه کندرولها به‌طور طبیعی وقتی سیارکهای غنی از آب با سرعت بالا برخورد میکنند، شکل می‌گیرند.
کندرول‌های گرد قابل مشاهده در یک برش نازک از شهاب‌سنگ آلینده زیر دید میکروسکوپی. Credit: Akira Miyake, Kyoto University
وقتی دو سیارک برخورد میکنند، یخ داخلی به‌سرعت تبخیر و منبسط می‌شود. این بخار منبسط‌شونده مانند یک پالس انفجاری کوتاه عمل میکند که سیلیکات مذاب را خرد و پراکنده کرده و به قطرات تبدیل میکند. به‌گفتهٔ نویسندهٔ هم‌هدایتگر، پروفسور سین-ایتی سیروونو (دانشگاه ناگویا)، «وقتی سیارکها به یکدیگر برخورد می‌کردند، آب فوراً به بخار تبدیل می‌شد و منبسط می‌شد. این مانند انفجارهای کوچک عمل می‌کرد و سنگ سیلیکاتی مذاب را به قطرات ریز که امروز در شهاب‌سنگ‌ها می‌بینیم، خرد می‌کرد.» این مکانیزم اندازه‌ها و نرخ‌های سرد شدن مشاهده‌شدهٔ کندرولها را بدون نیاز به شرایط غیرطبیعی بازتولید میکند.
شبیهسازیها پیوند اوج تولید کندرول را به تولد مشتری نشان می‌دهند
تیم شبیه‌سازی‌های جمعیت کندرول را با اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی از شهاب‌سنگ‌ها مقایسه کرد. مدل آنها در زمانی که مشتری به‌سرعت گاز نِبولی را جمع می‌کرد، فراوانی‌ها، اندازه‌ها و تاریخچه‌های سرد شدن واقعی کندرولها را تولید کرد. دکتر دیه‌گو تورینی (INAF) پیوند زمانی کلیدی را این‌گونه توضیح میدهد: «داده‌های شهاب‌سنگ نشان میدهد اوج تشکیل کندرول حدود ۱٫۸ میلیون سال پس از آغاز سامانهٔ خورشیدی بوده است. شبیه‌سازی‌های ما نشان میدهد تولید کندرول هنگامی که مشتری به‌سرعت گاز نِبولا را جذب می‌کرد قوی‌ترین است — که آن دوره را بهعنوان زمان تولد مشتری شناسایی میکند.» این نتیجه جدول زمانی ما برای شکلگیری سیارات در سامانهٔ خورشیدی جوان را تصحیح میکند.
زمینهٔ علمی و پیامدهای گسترده‌تر
این مطالعه یک مکانیزم قابل آزمون ارائه میدهد که رشد سیارات را به تشکیل کندرول پیوند می‌زند. این کمک میکند تا توضیح دهیم چرا کندرولها دامنهٔ سنی متفاوتی را نشان می‌دهند: تشکیل مشتری میتواند یک پالس عمدهٔ تولید کندرول را توضیح دهد، اما سیارات غولپیکر دیگر مانند زحل احتمالاً هنگام شکلگیری خود اپیزودهای دیگری ایجاد کرده‌اند. با اندازه‌گیری کندرول‌هایی با سنین مختلف در شهاب‌سنگ‌ها، پژوهشگران می‌توانند توالی و زمان‌بندی شکلگیری سیارات غولپیکر را بازسازی کرده و تکامل دینامیکی سامانهٔ خورشیدی اولیه را نقشه‌برداری کنند.
این یافته‌ها همچنین حاکی از آن است که فرآیندهای مشابه باید در دیگر سامانههای سیارهای نیز رخ دهند: وقتی سیارات غولپیکر به‌سرعت در دیسکهای غنی از گاز شکل می‌گیرند، برخورد میان سیارکهای حامل آب قطرات شبیه کندرول را تولید کرده و اثرات ترکیبی و بافتی را در آوار باقی‌مانده برجای می‌گذارند.
ارتباط با مأموریت‌ها و آزمایشگاه
نتایج این مطالعه با پترولوژی آزمایشگاهی شهاب‌سنگ‌ها و مأموریتهای فضایی نمونه‌بردار از اجرام کوچک ارتباط دارد. آنالیز نمونههای بازگرداندهشده (برای مثال از مأموریتهای OSIRIS-REx ناسا یا هایابوسا ژاپن) و تاریخگذاری ایزوتوپی دقیق کندرولها میتواند زمان‌بندی شکلگیری و نقش آب در برخوردهای اولیه را بیش‌تر محدود کند. رصدهای آینده با تلسکوپ از دیسکهای پروپلنتاری و سامانههای سیارهای جوان ممکن است نشانه‌های مشابهی از آشفتگی دینامیکی در دوران رشد سیارات غولپیکر را نشان دهند.
دیدگاه کارشناسان
دکتر مایا سینگ، سیاره‌شناس در موسسهٔ خیالی منشأهای سیارهای، اظهار میکند: «وصل کردن شکلگیری کندرولها به رشد مشتری راه‌حلی زیباست چون علت فیزیکی و دینامیکی را به نشانه‌ای متداول در شهاب‌سنگ‌ها پیوند میدهد. مدل خردشدن ناشی از بخار آب همچنین با چندین محدودیت مستقل — توزیع اندازهٔ کندرولها، نرخ‌های سرد شدن و سن‌های ایزوتوپی — سازگار است که این ادعا را تقویت میکند. ادامهٔ کار پترگرافیک همراه با تاریخگذاری ایزوتوپی دقیق گام بعدی برای نقشه‌برداری کامل‌تر زمان‌بندی سیارات غولپیکر خواهد بود.»
نتیجه‌گیری
این مطالعهٔ بین‌رشته‌ای با بهره‌گیری از فیزیک برخورد، دینامیک سیارات و داده‌های شهاب‌سنگ‌ها نشان میدهد تولد سریع مشتری برخوردهای پرانرژی‌ای ایجاد کرد که کندرولها را پدید آورد. زمانی که از روی داده‌های شهاب‌سنگ‌ها نتیجه گرفته می‌شود — اوج تشکیل کندرول تقریباً ۱٫۸ میلیون سال پس از شکلگیری سامانهٔ خورشیدی — نشانگری جدید و دقیق برای زمانی است که مشتری به مرحلهٔ سیارهٔ غولپیکر رسید. مطالعهٔ کندرول‌هایی با سنین متفاوت میتواند ترتیب تولد دیگر سیارات غولپیکر را آشکار کند و روشن سازد که فرآیندهای مشابه چگونه سامانههای سیارهای فراتر از منظومهٔ ما را شکل می‌دهند.
منبع: scitechdaily
.avif)
نظرات