دانه‌های شیشه‌ای شهاب‌سنگ‌ها کلیدی برای حل چگونگی شکل‌گیری منظومه شمسی
دانه‌های شیشه‌ای موجود در شهاب‌سنگ‌ها به دانشمندان کمک می‌کند تا چگونگی شکل‌گیری منظومه شمسی را کنار هم بگذارند!!
مقطعی از قطعه‌ای از شهاب سنگ آلنده. دانه‌های شیشه‌ای داخل این شهاب‌سنگ‌ها را کندرول‌می نامند. دانشمندان فکر می‌کنند که آنها تکه‌های سنگی هستند که از آوارهایی که بیلیونها سال پیش در اطراف شناور بودند و در نهایت به سیاراتی که اکنون می‌شناسیم و دوستشان داریم ادغام شده‌اند. اعتبار: جیمز سنت جان/CC-BY-2.0.
از زمانی که دانشمندان شروع به بررسی شهاب‌سنگ‌ها با میکروسکوپ کردند، از آنچه در داخل آن است متحیر و مجذوب شدند. بیشتر شهاب‌سنگ‌ها از دانه‌های کوچک شیشه‌ای ساخته شده‌اند که قدمت آنها به نخستین روزهای منظومه شمسی، یعنی قبل از تشکیل سیارات بازمی‌گردد.
دانشمندان دانشگاه شیکاگو تجزیه و تحلیلی را منتشر کرده‌اند که به ما می‌گوید: چگونه این دانه‌ها در بسیاری از شهاب‌سنگ‌ها یافت می‌شوند و آنچه در منظومه شمسی اولیه رخ داده است.
نیکول ژیک نای، دانش آموخته دانشگاه شیکاگو، دکترای ’19، عضو فوق دکتری در مؤسسه علوم کارنگی و اولین نویسنده این مطالعه، گفت: “اینها سوالات بزرگی هستند.” شهاب‌سنگ‌ها عکس‌هایی هستند که می‌توانند شرایطی را که این غبار اولیه تجربه کرده است را نشان دهد – که پیامدهایی برای تکامل زمین و سایر سیارات دارد.
این سوال به 50 سال قبل برمی‌گردد.
دانه‌های شیشه‌ای داخل این شهاب سنگ‌ها را کندرول می‌نامند. دانشمندان فکر می‌کنند که آنها تکه‌های سنگی هستند که از آوارهایی که بیلیونها سال پیش در اطراف شناور بودند و در نهایت به سیاراتی که اکنون می‌شناسیم و دوستشان داریم ادغام شده‌اند. اینها برای دانشمندان بسیار مفید هستند، زیرا می‌توانند تکه‌هایی از مواد اولیه را که منظومه شمسی را تشکیل می‌دهند، به دست بیاورند – قبل از چرخش مداوم آتشفشان‌ها و صفحات تکتونیکی زمین، تمام سنگ‌هایی را که می‌توانیم در خود سیاره پیدا کنیم، تغییر دهد.
اما اینکه دقیقاً چه چیزی باعث شکل‌گیری آنها شده، نامشخص است.
تیمو هاپ، یکی از نویسندگان این مطالعه و محقق فوق دکتری در شیکاگو، گفت: “ما همان نظریه‌هایی را داریم که 50 سال پیش داشتیم.” اگرچه در بسیاری از زمینه‌های دیگر پیشرفت‌هایی صورت گرفته است، این یکی سرسختانه بوده است.»
دانشمندان می‌توانند با بررسی انواع یک عنصر معین در سنگ، سرنخ‌هایی در مورد روزهای اولیه منظومه شمسی پیدا کنند. عناصر می‌توانند در چندین شکل مختلف باشند که ایزوتوپ نامیده می‌شوند و نسبت در هر سنگ با توجه به اتفاقی که در هنگام تولد آن سنگ رخ داده متفاوت است – اینکه چقدر گرم بوده، به آرامی سرد شده یا منجمد شده است، چه عناصر دیگری در اطراف آن برای تعامل وجود داشته است. از آنجا، دانشمندان می‌توانند تاریخچه‌ای از رویدادهای احتمالی را جمع‌آوری کنند.
نای، هاپ و سایر دانشمندان آزمایشگاه دافاس اورجینز در شیکاگو برای درک اینکه چه اتفاقی برای کندرول‌ها افتاده است، سعی کردند یک زاویه منحصر به فرد را برای ایزوتوپ‌ها اعمال کنند.
ابتدا، نای اندازه‌گیری‌های بسیار دقیقی از غلظت و ایزوتوپ‌های دو عنصری که در شهاب‌سنگ‌ها، پتاسیم و روبیدیم انجام داد، که به محدود کردن احتمالات آنچه کمک کرد که می‌توانست در منظومه شمسی اولیه رخ دهد.
تیم از این اطلاعات، اتفاقاتی را که باید در زمان شکل‌گیری غضروف‌ها اتفاق می‌افتاد، گرد هم آورد. این عناصر بخشی از یک توده غبار هستند که به اندازه کافی داغ می‌شوند تا ذوب شوند و سپس تبخیر شوند. سپس، با سرد شدن مواد، مقداری از آن بخار دوباره به غضروف تبدیل شد.
نیکلاس دافاس، پروفسور علوم ژئوفیزیک در UChicago گفت: «ما همچنین می‌توانیم به شما بگوییم که با چه سرعتی سرد می‌شود، زیرا آنقدر سریع بود که همه چیز متراکم نشد. این امر به این معنی است که دما با سرعتی در حدود 500 درجه سانتیگراد در ساعت کاهش می‌یابد که واقعاً سریع است.
بر اساس این محدودیت‌ها، دانشمندان می‌توانند نظریه‌پردازی کنند که چه نوع رویدادی به اندازه کافی ناگهانی و خشن بوده است که باعث این گرما و سرمایش شدید شود. یکی از سناریوهایی که مناسب است امواج شوک عظیمی است که از سحابی اولیه عبور می‌کنند. دافاس گفت: «اجرام سیاره‌ای بزرگ در نزدیکی می‌توانند شوک‌هایی ایجاد کنند که در حین عبور گرد و غبار را گرم و سپس سرد می‌کنند.
در طول نیم قرن گذشته، مردم سناریوهای مختلفی را برای توضیح شکل‌گیری غضروف‌ها – صاعقه یا برخورد بین سنگ‌ها – پیشنهاد کرده‌اند، اما این شواهد جدید تعادل را به سمت امواج ضربه‌ای به عنوان توضیحی هدایت می‌کند.
این توضیح ممکن است کلید درک یک یافته پایدار باشد که دهه‌ها دانشمندان را متحیر کرده است و شامل دسته‌ای از عناصر «نسبتاً فرار» از جمله پتاسیم و روبیدیم است. بر اساس درک کلی آنها از نحوه شکل‌گیری منظومه شمسی، زمین کمتر از آنچه دانشمندان انتظار دارند، از این عناصر برخوردار است. آنها می‌دانستند که می‌توان این توضیح را در زنجیره پیچیده گرمایش و سرمایش ردیابی کرد، اما هیچ‌کس منبع دقیق آن را نمی‌داند. دافاس گفت:”این یک سوال بزرگ در زمینه کیهان شیمی است.”
هاپ می‌گوید: «ما می‌دانیم که فرآیندهای دیگری اتفاق افتاده است – این تنها بخشی از داستان است – اما این کار واقعاً یک مرحله از شکل‌گیری سیارات را حل می‌کند.
نای تاکید کرد: “این واقعاً جالب است که بتوانیم از نظر کمی بگوییم، این چیزی است که اتفاق افتاده است.”
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Beads of glass in meteorites help scientists piece together how solar system formed
by University of Chicago DECEMBER 2, 2021
https://phys.org/news/2021-12-beads-glass-meteorites-scientists-piece.html