یک فرضیه جدید متقاعد کننده در نهایت می‌تواند چگونگی شکل گیری زمین را توضیح دهد!!

ما در واقع نمی‌دانیم سیاره ما چگونه شکل گرفته است. ما یک ایده کلی گسترده داریم، اما جزئیات ریزتر برای کشف کردن بسیار دشوارتر است.

ما مدلی داریم که در حال حاضر به عنوان محتمل‌ترین توضیح تاکنون پذیرفته شده است: اینکه زمین از تجمع تدریجی سیارکها شکل گرفته است. با این حال، حتی در اینجا، حقایقی در مورد شکلگیری سیاره ما وجود دارد که توضیح آنها چالش‌برانگیز است.

یک مقاله جدید، ترکیبی از آزمایش با مدل‌سازی، مسیر شکل‌گیری جدیدی را نشان داده است که بسیار دقیق‌تر با ویژگی‌های زمین مطابقت دارد.

پائولو سوسی سیاره شناس از ETH زوریخ در سوئیس گفت: “تئوری غالب در اخترفیزیک و کیهان شیمی این است که زمین از سیارکهای کندریتیک تشکیل شده است. این بلوکهای نسبتا کوچک و ساده از سنگ و فلز هستند که در اوایل منظومه شمسی شکل گرفتند.”

مشکل این نظریه این است که هیچ مخلوطی از این کندریتها نمی‌تواند ترکیب دقیق زمین را توضیح دهد، زمینی که از نظر نور و عناصر فرار مانند هیدروژن و هلیوم بسیار فقیرتر از آنچه است  که ما انتظار داشتیم.

تعداد زیادی سوال در مورد فرآیند تشکیل سیاره وجود دارد، اما دانشمندان توانسته‌اند یک تصویر کلی را جمع‌آوری کنند. هنگامی که یک ستاره از یک توده متراکم ماده در یک ابر مولکولی از غبار و گاز در فضا تشکیل می‌شود، مواد اطراف آن به صورت صفحه‌ای قرار می‌گیرند که به دور ستاره در حال رشد می‌چرخد ​​و انباشته می‌شود.

این دیسک غبار و گاز فقط به خط استوای یک ستاره در حال رشد کمک نمی‌کند – چگالی‌های کوچک درون آن چرخش نیز به توده‌های کوچکتر و خنکتر تبدیل می‌شوند. ذرات کوچک ابتدا به صورت الکترواستاتیک و سپس گرانشی با هم برخورد می‌کنند و به هم می‌چسبند و اجرام بزرگتر و بزرگتری را تشکیل می‌دهند که در نهایت می‌توانند به یک سیاره تبدیل شوند. این مدل برافزایش نامیده می‌شود.

اما اگر سنگ‌هایی که به هم می‌چسبند کندریت باشند، یک سوال بزرگ در مورد عناصر سبک‌تر و فرار از دست رفته باقی می‌ماند.

دانشمندان توضیحات مختلفی ارائه کرده‌اند، از جمله گرمای ایجاد شده در طی برخوردها که می‌تواند برخی از عناصر سبکتر را تبخیر کند.

با این حال، این روند لزوماً هم قابل ردیابی نیست: بر اساس کار آزمایشی اخیر به رهبری سوسی، گرما ایزوتوپ‌های سبک‌تری از عناصر را با نوترون‌های کمتر تبخیر می‌کرد. اما ایزوتوپ‌های سبک‌تر هنوز روی زمین با نسبت‌های تقریباً مشابهی در کندریت‌ها وجود دارند.

بنابراین سوسی و همکارانش تصمیم گرفتند تا احتمال دیگری را بررسی کنند: اینکه سنگهایی که برای ساختن زمین ترکیب شدند، سیارکهای کندریتی از همسایگی مداری زمین نبودند، بلکه سیاره‌های کوچک بودند. اینها اجرام بزرگتر، “دانه” سیارات هستند که به اندازه کافی بزرگ شده‌اند تا هسته متفاوتی داشته باشند.

سوسی گفت: «مدل‌های دینامیکی که با آن‌ها شکل‌گیری سیارات را شبیه‌سازی می‌کنیم، نشان می‌دهد که سیارات منظومه شمسی ما به‌تدریج شکل گرفته‌اند. دانه‌های کوچک در طول زمان با تجمع بیشتر و بیشتر مواد از طریق کشش گرانشی خود، به سیاره‌های کوچکی در ابعاد کیلومتر تبدیل شدند».

علاوه بر این، سیاره‌هایی که در نواحی مختلف اطراف خورشید جوان یا در زمانهای مختلف تشکیل شده‌اند، می‌توانند ترکیبات شیمیایی بسیار متفاوتی داشته باشند.

آنها شبیه‌سازی‌های N-body را اجرا کردند و متغیرهایی مانند تعداد سیاره‌های کوچک را در امتداد سناریوی “Grand Tack” تغییر دادند که در آن یک بچه مشتری ابتدا به خورشید نزدیک‌تر می‌شود و سپس دوباره به موقعیت فعلی خود بازمی‌گردد.

تحت این سناریو، حرکت مشتری در منظومه شمسی اولیه تأثیر بسیار نگران کننده‌ای بر روی سنگ‌های کوچکتر در حال چرخش داشت و سیاره های کوچک را در قرص داخلی پراکنده می‌کرد.

شبیه‌سازی‌ها برای تولید منظومه شمسی درونی که امروزه می‌بینیم طراحی شده‌اند: عطارد، زهره، زمین و مریخ. این تیم دریافت که مخلوط متنوعی از سیاره‌های کوچک با ترکیبات شیمیایی مختلف می‌تواند زمین را همانطور که امروز می‌بینیم بازتولید کند. در واقع، زمین محتمل‌ترین نتیجه شبیه‌سازی‌ها بود.

این امر می‌تواند پیامدهای مهمی نه تنها برای منظومه شمسی، و درک ترکیبات مختلف سیارات سنگی در آن، بلکه سایر منظومه‌های سیاره‌ای در جاهای دیگر کهکشان داشته باشد.

سوسی گفت: “با وجود اینکه ما به آن مشکوک بودیم، اما هنوز این نتیجه را بسیار قابل توجه یافتیم. ما اکنون نه تنها مکانیزمی داریم که شکل‌گیری زمین را بهتر توضیح می‌دهد، بلکه مرجعی برای توضیح تشکیل سیارات سنگی دیگر نیز داریم.”

“مطالعه ما نشان می‌دهد که در هنگام تلاش برای درک شکل‌گیری سیاره‌ها توجه به دینامیک و شیمی چقدر مهم است. امیدوارم که یافته‌های ما منجر به همکاری نزدیکتر بین محققان در این دو زمینه شود.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

A Compelling New Hypothesis Could Finally Explain How Earth Formed

MICHELLE STARR

11 JULY 2022

https://www.sciencealert.com/we-have-a-new-theory-to-explain-how-earth-formed