برخوردهایی با سرعت بالا ممکن است تاریخ زهره را شکل داده باشند؟
نمونهای از شبیهسازی برخورد هیدرودینامیک ذرات هموار از برخورد یک سیاره متوسط به سیارهای شبیه زهره. پانل وسط و سمت راست زهره را 1 ساعت پس از برخورد و 11 ساعت پس از برخورد نشان میدهد. رنگها دما را نشان میدهند. (هیدرودینامیک ذرات هموار یک روش محاسباتی برای شبیهسازی جریان سیالات است).
(ایده ای که اغلب ذکر میشود این است که زمانی که زهره از تجمع بلوکهای ساختمانی سیارهای (سیارههای کوچک) در حال شکل گیری بود، یکی از بزرگترین این اجرام به گونهای با زهره اولیه برخورد کرد که آن را واژگون کرد و احتمالاً چرخش آن را کاهش داد.)
مدلسازی جدید نشان میدهد که برخوردهای بزرگ و پرسرعت در طول تاریخ اولیه زهره میتواند تفاوتهای بین زهره و سیاره خواهر سنگی آن، زمین را آشکار کند.
این دو سیاره از بسیاری جهات شبیه هم هستند. اندازهها، جرمها و چگالیهای مشابهی دارند و فاصلههای نسبتاً مشابهی با خورشید دارند. با این حال، برخی از تفاوتهای کلیدی – مانند قابلیت سکونت، ترکیب اتمسفر و تکتونیک صفحهها – هنوز توضیح داده نشده است.
بر اساس تحقیقات جدیدی که در نشست پاییز 2021 AGU ارائه شد، برخوردهای پرسرعت میتوانند به توضیح اینکه چرا زمین قابل سکونت است در حالی که زهره قابل سکونت نیست کمک کند.
شعاع متوسط زهره 6051.8 کیلومتر یا حدود 95 درصد از زمین در استوا است، در حالی که جرم آن 4.87 × 1024 کیلوگرم یا 81.5 درصد جرم زمین است. شباهتهای زمین از نظر اندازه و جرم، شباهتی از نظر چگالی ایجاد میکند (5.24 گرم بر سانتیمتر مکعب برای زهره، در مقایسه با 5.52 گرم برای زمین). آنها همچنین منجر به گرانش سطحی قابل مقایسه میشوند – انسانهایی که روی زهره ایستادهاند تقریباً 90 درصد وزن خود را روی زمین دارند. زهره تقریباً کرویتر از اکثر سیارات است. چرخش یک سیاره به طور کلی باعث برآمدگی در استوا و صاف شدن جزئی در قطبها میشود، اما چرخش بسیار آهسته زهره به آن اجازه میدهد شکل بسیار کروی خود را حفظ کند.
سیمون مارکی، دانشمند سیارهشناسی در موسسه تحقیقاتی جنوب غربی، که این مطالعه را در روز پنجشنبه، 16 دسامبر در ساعت 9:10 صبح به وقت CST ارائه خواهد کرد، گفت: اگر یک برخوردکننده در آغاز منظومه شمسی قطری بزرگتر از مثلاً چند صد کیلومتر داشت، میتوانست بر اعماق یک سیاره، همراه با سطح و جو آن تأثیر بگذارد. این برخوردهای عظیم اساساً بر همه چیز در مورد یک سیاره تأثیر میگذارد.
کار اخیر یک گروه تحقیقاتی متفاوت نشان داد که برخوردکنندهها در طول فاز برافزایشی (زمانی که سیاره در حال تشکیل بود و یک قرص برافزایشی شامل گاز و غبار و سنگ دور سیاره بود تا تکامل سیاره به اتمام برسد) در حدود 4.5 تا 4.0 بیلیون سال پیش، میتوانستند به طور متوسط با سرعتی بسیار بالاتر از برخورد با زمین به این سیاره برخورد کنند. بیش از یک چهارم برخوردها با زهره با سرعت حداقل 30 کیلومتر در ثانیه (حدود 67100 مایل در ساعت) رخ میداد.
تحقیقات جدید نشان میدهد که برخوردهای بزرگ و پرسرعت روی زهره منجر به ذوب گوشته این سیاره به اندازه دو برابر بیشتر از ذوب گوشته ناشی از برخورد روی زمین میشود. براساس تحقیقات جدید، برخورد برخوردکنندههای پرسرعت با زهره در یک زاویه کم (زاویه تیز و حاده) میتواند منجر به ذوب کامل گوشته شود.
به گفته مارکی، زمانی که حتی یکی از این برخوردکنندههای عظیم و پرسرعت به زهره برخورد میکرد، میتوانست روند تکامل سیاره را قطع کرده و اساساً کاری کند این تکامل دوباره تنظیم شود. زهره میتوانست در چند لحظه از یک جسم سنگی جامد به یک سطح آشفته مذاب تبدیل شود و کانیشناسی و ساختار فیزیکی درون و سطح سیاره را تغییر دهد. هر جوی که از قبل وجود داشت تا حد زیادی منفجر میشد و با گازهای متصاعد شدهای جایگزین میشد که از مواد مذاب بیرون میآمدند. یک برخورد با سرعت بالا میتواند در نهایت تعیین کند که آیا صفحات تکتونیکی تشکیل شدهاند یا نه که جنبه مهمی از قابلیت سکونت است.(صفحات تکتونیکی به صفحاتی میگویند که چندین لایه دارند و بر روی هم گاهی حرکت میکنند و در اثر برخورد این صفحات پدیدههای مختلفی چون زلزله و یا گودالهای عمیق ایجاد میشود و به بیانی بهتر به این صفحات سنگکره گویند که کره زمین دارای این صفحات است).
در حالی که احتمالاً برخوردهای بزرگ هم زمین و هم زهره را تحت تأثیر قرار داده است، زهره ممکن است به دلیل سرعت بالای برخورد، ذوب و اختلالات بیشتری را متحمل شود و سیارات را در مسیرهای تکاملی متفاوت قرار دهد. برای هر دو سیاره و منظومه شمسی، این برخوردهای اولیه عواقب بزرگی بر قابلیت سکونت یا عدم وجود سکونت و حیات داشت.
این برخوردها مسئول شکل دادن به منظومه شمسی بودند. مارکی گفت: این تصور بعید نیست که بگوییم بدون این فرآیندها، ما در محیطی کاملاً متفاوت زندگی میکنیم و شاید اینجا نباشیم.
مترجم: مرتضی نادریفرد
منبع:
High-speed impacts may have shaped Venus’ history
by American Geophysical Union DECEMBER 15, 2021
https://phys.org/news/2021-12-high-speed-impacts-venus-history.html