6 دقیقه
شواهد جدید مبنی بر وجود آب مایع در ریوگو
نمونهٔ ریزِ ۸۰ میلیگرمی بازگرداندهشده از سیارک نزدیک‑زمین ریوگو فصلی غیرمنتظره از تاریخ آبی منظومهٔ خورشیدی را آشکار کرده است. آنالیز ژئوشیمی دقیق نشان می‌دهد که آب مایع زمانی بسیار دیرتر از آنچه مدل‌های سنتی پیش‌بینی می‌کردند در جسم مادر ریوگو جریان داشته است — که به‌معنای تغییرات آبی طولانی‌تر در پروتوپلنت‌های کوچک یخ‌دار و بازطرح پرسش‌های جدید دربارهٔ نحوهٔ انتقال آب به زمینِ اولیه است.
زمینهٔ علمی: سیارک‌های اولیه، گرمایش و تغییرات آبی
پیش از آنکه ریوگو به‌صورت یک انبوه آوارِ جداگانه وجود داشته باشد، بخشی از یک جسمِ بزرگ‌تر به‌نام جسم مادر (پلانتیسمال) بود — یک بلوک ساختاری کوچک و یخ‌دار که حدود ۴٫۵۶۵ میلیارد سال پیش در بخش‌های بیرونی منظومهٔ خورشیدی تجمع یافت. این اجسام از غبار و یخ تشکیل شده‌اند و در اثر فساد ایزوتوپی‌های کوتاه‌عمر داخلی گرما گرفته‌اند، فرآیندی که می‌تواند یخِ مدفون را ذوب کند و آب مایع گذرا پدید آورد.
فعالیت آبی در ریوگو و جسم مادر آن. (1) جسم مادر ریوگو از یخ و غبار تجمع یافت. (2) ذوب یخ به‌دلیل گرمایش ناشی از رادیواکتیویتهٔ کوتاه‌مدت. (3) با خنک‌شدن، آب اشباع‌شده دوباره یخ زده و یخ بین‌دانه‌ای را تشکیل داد. (4) بیش از یک میلیارد سال بعد، یک برخورد گرما تولید کرد که به جریان محدود سیال منجر شد. (5) حدود ۵ میلیون سال پیش ریوگو از کمربند اصلی به مدار نزدیک زمین مهاجرت کرد و از آن زمان مقدار زیادی از آب خود را از دست داده است. (Iizuka et al., Nature 2025)
مطالعهٔ جدید نشان می‌دهد که جسم مادر ریوگو صرفاً منجمد و بی‌تحرک نمانده بود. در عوض، آب مایع حدود یک میلیارد سال پس از تشکیل اولیه دوباره درون آن فعال شده است — احتمالاً ناشی از برخوردی که بدنه را شکست و گرم کرد. این دوره‌های گرم و کوتاه‌مدتِ جریان سیال به‌نظر می‌رسد که از میان سنگ‌های متخلخل عبور کرده‌اند بدون اینکه به‌طور کامل تبخیر یا منجر به بازنویسی گستردهٔ مواد معدنی شوند.
روش‌ها و کشف کلیدی: شیمی لووتیوم‑هافنیوم
پژوهشگران نتیجه‌گیری خود را بر پایهٔ سامانهٔ ایزوتوپی لووتیوم‑۱۷۶ (176Lu) به هافنیوم‑۱۷۶ (176Hf) محفوظ در نمونهٔ بازگرداندهشده بنا کردند. فروپاشی رادیواکتیو 176Lu به 176Hf در سامانه‌های خشک و بسته مسیرهای شناخته‌شده‌ای دارد، اما تماس با آب مایع می‌تواند این سامانه را با جابجایی عناصر و تغییر نسبت‌های ایزوتوپی دگرگون کند.
آنالیزهای نمونهٔ ۸۰ میلیگرمی نشان داد نسبت 176Lu/176Hf به‌طرز قابل توجهی با نسبت‌های اندازه‌گیری‌شده در شهاب‌سنگ‌های معمولی که به زمین سقوط کرده‌اند تفاوت دارد. پس از حذف توضیحات جایگزین، نویسندگان نتیجه گرفتند که جریان سیال دیرهنگام و با دمای پایین سامانهٔ Lu‑Hf را مختل کرده است — شواهد شیمیایی مستقیمِ جریان سیالات آبی درون جسم مادر مدت‌ها پس از تشکیل آن.
«واقعاً شگفت‌انگیز بود!» می‌گوید زمین‌شیمی‌دان تسویوشی ایزوکا از دانشگاه توکیو. «ما دریافتیم که ریوگو یک ثبت دست‌نخورده از فعالیت آب را نگه داشته است، شواهدی که نشان می‌دهد سیالات بسیار دیرتر از آنچه انتظار داشتیم در دل سنگ‌های آن حرکت کرده‌اند.»
پیامدها برای سیاره‌شناسی و بودجهٔ آب زمین
اگر پلانتیسمالهای کوچک مانند جسم مادر ریوگو می‌توانسته‌اند آب مایع را نگه دارند و سپس میلیاردها سال پس از تشکیل دوباره آن را فعال کنند، پیامدها دوگانه است. نخست اینکه قطعات سیارکی که به سامانهٔ داخلی منظومهٔ خورشیدی می‌رسیده‌اند ممکن است آب مایع بیشتری همراه داشته باشند نسبت به آنچه پیش‌تر تصور می‌شد. دوم اینکه برخوردهای سیارکیِ مرطوب در دورهٔ انباشت زمین می‌توانسته‌اند میزان قابل‌توجه‌تری آب به سیارهٔ جوان تحویل دهند — در برخی سناریوها احتمالاً دو تا سه برابر بیشتر از برآوردهای مدل‌های خشک‑سنگی استاندارد.
این یافته به حل مشکلی دیرپا در سیاره‌شناسی کمک می‌کند: کمبودِ ظاهری رطوبت در بخش داخلی منظومهٔ خورشیدیِ اولیه نسبت به حجم‌هایی که برای بذرگذاری اقیانوس‌ها و جو زمین لازم بوده است. ریوگو به فهرست رو به رشد اجرامی می‌پیوندد که شیمی آنها نشان می‌دهد مواد یخ‌دار و هیدراته مقاوم‌تر از حدی بوده‌اند که مدل‌ها پیش‌بینی می‌کردند.
زمینهٔ ماموریت و وضعیت کنونی ریوگو
هایابوسا۲، ماموریت بازگرداندن نمونهٔ آژانس فضایی ژاپن (JAXA)، مادهٔ ریوگو را جمع‌آوری و به زمین تحویل داد که امکان کارهای دقیق آزمایشگاهی منجر به این نتیجه‌گیری‌ها را فراهم کرد. امروز خودِ ریوگو نسبت به وضعیت باستانی‌اش خشک‌تر است؛ این سیارک حدود ۵ میلیون سال پیش از کمربند اصلی به مدار نزدیک زمین مهاجرت کرده و از آن زمان بخش زیادی از آب خود را آزاد کرده است. این مطالعه در نشریهٔ Nature منتشر شده است.
دیدگاه کارشناسی
دکتر النا مورالِس، سیاره‌شناس در موسسهٔ سیاره‌ای اروپا (نمونهٔ فرضی)، اظهار می‌دارد: «این نتایج به ما یادآوری می‌کنند که اجرام کوچک می‌توانند تاریخچهٔ حرارتی و شیمیایی پیچیده‌ای داشته باشند. یافتن شواهد ایزوتوپی مستقیم از جریان سیال دیرهنگام در مواد ریوگو نشان می‌دهد که فرآیندهای مشابه ممکن است در میان پلانتیسمال‌ها رایج بوده باشد — و اینکه مواد اولیهٔ سازندهٔ اقیانوس‌های زمین زمانی فراوان و سیال بوده‌اند. بازگرداندن نمونههای بیشتر و مطالعات هدفمند شهاب‌سنگی به ما کمک خواهد کرد تا مقدار آبی را که این اجسام واقعاً تحویل داده‌اند بهتر کمی‌سازی کنیم.»
جمع‌بندی
نمونهٔ بازگرداندهشده از ریوگو شواهد شیمیایی محکمی ارائه می‌دهد که آب مایع مدت‌ها پس از تشکیل اولیه در جسم مادر آن جریان داشته است. با اخلال در سامانهٔ ایزوتوپی لووتیوم‑هافنیوم، سیالاتِ مرحلهٔ دیرهنگام ثبت پایداری به‌جا گذاشتند که فهم ما از نگهداری و انتقال آب در اجرام کوچک یخ‌دار را بازنویسی می‌کند. این کشف ایدهٔ تأثیر بیشتر سیارک‌ها در تأمین آب نخستین زمین را تقویت می‌کند و اهمیت نمونههای بازگرداندهشده برای خواندن تاریخچهٔ شیمیایی آغازین منظومهٔ خورشیدی را برجسته می‌سازد.
منبع: sciencealert
.avif)
نظرات