5 دقیقه
تفاوت شیمیایی سریع در سامانهٔ خورشیدی اولیه
سامانهٔ خورشیدی حدود 4,568 میلیون سال پیش شکل گرفت. تحلیلهای جدید نشان میدهد که مشخصهٔ شیمیایی کلی زمین به شکلی چشمگیر سریع — ظرف چند میلیون سال پس از شکلگیری — تثبیت شده است. این زمانبندی سریع، مدلهای رشد تدریجی و کندترِ شیمی سیاره‌ای را به چالش می‌کشد و از سناریوهایی حمایت می‌کند که در آن‌ها برخوردهای بزرگ و دیرهنگام نقش تعیین‌کننده‌ای در تعیین ترکیب زمین داشته‌اند.
شواهدی که سناریوی برخورد بزرگ را تقویت میکنند
این نتایج فرضیهٔ برخورد بزرگ را تقویت می‌کند؛ فرضیه‌ای که پیشنهاد میدهد سامانهٔ زمین-ماه حدود 4.5 میلیارد سال پیش در اثر برخوردی عظیم میان پروتوـزمین و جسمی به اندازهٔ مریخ که معمولاً «تیا» نامیده می‌شود شکل گرفته است. فرض بر این است که تیا در فاصلهٔ دورتری از خورشید شکل گرفته و بنابراین سهم بیشتری از مواد فرّار، از جمله آب و دیگر عناصر ضروری برای حیات، داشته است.
بر اساس فرضیهٔ برخورد بزرگ، سامانهٔ زمین-ماه حدود 4.5 میلیارد سال پیش پس از برخورد یک جسم به اندازهٔ مریخ (تیا) با زمین شکل گرفت. (ناسا)
تحلیلهای تیمی از نشانگرهای ایزوتوپی و نسبت‌های عنصری نشان میدهد که زمین نخستین نسبتاً خشک و غنی از مواد با نقطهٔ جوش بالا — عمدتاً عناصر سازندهٔ سنگ — بوده است. افزودن مواد غنی از فرّارها توسط یک برخوردگر دیرهنگام توضیح منسجمی ارائه میدهد برای چگونگی فراهم شدن آب، کربن و دیگر عناصر مرتبط با حیات روی زمین.
روش‌ها، مدل‌ها و پرسش‌های باقی‌مانده
ردپاهای ژئوشیمیایی
پژوهشگران اندازه‌گیری‌های ایزوتوپی با دقت بالا از نمونه‌های زمینی و قمری را با مدلهای دینامیکی تجمع سیاره‌ای ترکیب میکنند. سامانههای ایزوتوپی مانند اکسیژن، تنگستن و سیلیکون ردپاهایی از مخازن منبع و زمانبندی به جای میگذارند که به دانشمندان امکان میدهد تشخیص دهند آیا بودجهٔ فرّارهای زمین بومی بوده یا توسط برخوردهای بعدی تأمین شده است.
نیاز به شبیه‌سازی‌های پیشرفته
گرچه شواهد شیمیایی با یک برخورد دیرهنگام غنی از آب سازگار است، مکانیک دقیق آن رویداد هنوز به طور کامل درک نشده است. گام بعدی شامل مدل‌سازی‌های رایانه‌ای در مقیاس بزرگ و شبیه‌سازی‌های با وضوح بالا است که باید نه تنها نتایج مداری و جرمی بلکه ترکیب‌های شیمیایی و ایزوتوپی مشاهده‌شدهٔ زمین و ماه را نیز بازتولید کنند.
پیامدها برای اخترزیست‌شناسی و سیارات فراخورشیدی
اگر قابلیت سکونت زمین نتیجهٔ تحویل تصادفی مواد فرّار توسط یک برخورد دیرهنگام باشد، آنگاه ظهور شرایط مساعد برای حیات ممکن است در سامانههای سیاره‌ای کمتر رایج و بیشتر تصادفی باشد تا آن‌گونه که پیش‌تر تصور میشد. این امر پیامدهای مستقیمی برای اخترزیست‌شناسی دارد: سیارات سنگی نزدیک به ستارگان خود ممکن است بدون آب باشند مگر این‌که در مراحل پایانی تحویل فرّارها از نواحی دورتر سامانه‌شان را تجربه کرده باشند.
این یافتهها انتخاب اهداف برای مطالعات آیندهٔ فراسیاره‌ای را دقیق‌تر میکنند و به مدلهای تکامل سامانههای سیاره‌ای کمک میکنند تا پیش‌بینی کنند کجاها احتمال وجود جهان‌های قابل سکونت بیشتر است.
دیدگاه کارشناسی
دکتر لِنا کروتاش، زمین‌شیمی‌دان سیاره‌ای مشارکت‌کننده در این مطالعه، تأکید می‌کند که تمایز سریع اولیه همراه با یک برخورد دیرهنگام غنی از فرّارها، توضیحی ساده و منسجم برای شیمی کنونی زمین ارائه میدهد. او اشاره می‌کند که موجودی فعلی عناصر مساعد حیات روی سیاره ممکن است نتیجهٔ روندی پیوسته نباشد بلکه ناشی از یک رویداد تصادفی و مهم باشد: یک برخورد دیرهنگام که آب و دیگر فرّارها را تحویل داد. پیشرفت‌های آتی وابسته به مدلهای ترکیبی ژئوشیمیایی و دینامیکی است که هم مشاهدات فیزیکی و هم ایزوتوپی را بازتولید کنند.
نتیجه‌گیری
شواهد ژئوشیمیایی اخیر نشان‌دهندهٔ تثبیت سریع شیمی زمین و حمایت از منشأ برخورد بزرگ برای سامانهٔ زمین-ماه است که در آن جسمی حامل آب عناصر ضروری برای حیات را فراهم کرده است. این نتایج تصویر ما از فرآیندهای اوایل سامانهٔ خورشیدی را واضح‌تر میکنند، نقش برخوردهای تصادفی در ایجاد شرایط قابل سکونت را برجسته می‌سازند و راهنمای مدل‌سازی و جست‌وجوهای مشاهده‌ای آینده برای یافتن حیات فراتر از زمین هستند.
منبع: sciencealert
.avif)
نظرات