سیارکهای باستانی نشان می‌دهند که منظومه شمسی اولیه بیش از آنچیزی آشفته بود که فکر می‌کردیم!!
شکی نیست که منظومه‌های خورشیدی جوان مکان‌های پر هرج و مرجی هستند. در منظومه شمسی جوان ما به صورت مداوم سنگها، تخته سنگها و سیاره‌های کوچک به طور مکرر با هم برخورد می‌کردند.
یک مطالعه جدید براساس تکه‌هایی از سیارک‌هایی که به زمین برخورد کرده‌اند، جدول زمانی برخی از این هرج و مرج را نشان می‌دهد.
ستاره شناسان می‌دانند که سیارکها از زمان شکل گیری آنها در اوایل منظومه شمسی در بیلیونها سال پیش اساساً بدون تغییر باقی مانده‌اند.
آنها مانند کپسولهای زمان سنگی هستند که حاوی سرنخ‌های علمی از آن دوران مهم هستند، زیرا سیارکهای متمایز گوشته‌هایی داشتند که از فضای داخلی آنها در برابر هوازدگی محافظت می‌کرد. اما همه سیارک ها کامل باقی نماندند.
با گذشت زمان، برخوردهای مکرر گوشته‌های عایق را از هسته‌های آهنی‌شان جدا کرد و سپس تعدادی از آن هسته‌ها را به تکه تکه کرد.
برخی از آن قطعات به زمین افتاد. صخره‌هایی که از فضا می‌افتند بسیار مورد توجه مردم بوده و در برخی موارد منبع ارزشمندی هستند. پادشاه توت با خنجر ساخته شده از یک شهاب سنگ آهنی دفن شد و مردم اینوئیت در گرینلند برای قرنها ابزارهایی را از یک شهاب سنگ آهنی ساختند.
دانشمندان علاقه شدیدی به شهاب سنگ های آهنی دارند، زیرا اطلاعاتی که در آنها وجود دارد.
یک مطالعه جدید بر اساس شهاب‌سنگ‌های آهنی – که قطعاتی از هسته سیارکهای بزرگتر هستند – ایزوتوپهای پالادیوم، نقره و پلاتین را مورد بررسی قرار دادند. با اندازه‌گیری مقادیر این ایزوتوپها، نویسندگان می‌توانند زمان‌بندی برخی رویدادها در منظومه شمسی اولیه را به شدت محدود کنند.
لیسون هانت از ETH زوریخ و مرکز ملی صلاحیت در تحقیقات (NCCR) PlanetS گفت: «مطالعات علمی قبلی نشان داد که سیارکهای منظومه شمسی از زمان شکل‌گیری، بیلیونها سال پیش، نسبتاً بدون تغییر باقی مانده‌اند. بنابراین، آنها آرشیوی هستند که در آن شرایط اولیه منظومه شمسی حفظ شده است.
مصریان باستان و اینوئیت‌ها چیزی در مورد عناصر، ایزوتوپها و زنجیره‌های فروپاشی نمی‌دانستند، اما ما می‌دانیم. ما درک می‌کنیم که چگونه عناصر مختلف در زنجیره به عناصر دیگر تجزیه می‌شوند و می‌دانیم که چقدر طول می‌کشد.
یکی از آن زنجیره‌های فروپاشی در قلب این کار قرار دارد: سیستم واپاشی 107Pd-107Ag کوتاه مدت. این زنجیره نیمه عمری در حدود 6.5 میلیون سال دارد و برای تشخیص وجود هسته‌های کوتاه مدت منظومه شمسی اولیه استفاده می‌شود.
محققان نمونه‌هایی از 18 شهاب سنگ آهنی مختلف را جمع‌آوری کردند که زمانی بخشی از هسته‌های آهنی سیارکها بودند.
سپس پالادیوم، نقره و پلاتین موجود در آنها را جدا کردند و از طیف سنج جرمی برای اندازه گیری غلظت ایزوتوپهای مختلف این سه عنصر استفاده کردند. ایزوتوپ خاصی از نقره در این تحقیق حیاتی است.
در طول چند میلیون سال اول تاریخ منظومه شمسی، ایزوتوپهای رادیواکتیو در حال واپاشی، هسته‌های فلزی سیارکها را گرم کردند. با سرد شدن و تجزیه بیشتر ایزوتوپها، ایزوتوپ نقره (107Ag) در هسته‌ها جمع شد. محققان نسبت 107Ag را به دیگر ایزوتوپها اندازه‌گیری کردند و تعیین کردند که هسته‌های سیارک با چه سرعتی و چه زمانی سرد می‌شوند.
این اولین بار نیست که محققان سیارکها و ایزوتوپها را به این روش مطالعه می‌کنند. اما مطالعات قبلی اثرات پرتوهای کیهانی کهکشانی (GCRs) بر نسبت ایزوتوپ ها را در نظر نگرفتند.
GCRها می‌توانند فرآیند جذب نوترون را در طول واپاشی مختل کنند و می‌توانند مقدار 107Ag و 109Ag را کاهش دهند. این نتایج جدید برای تداخل GCR با شمارش ایزوتوپهای پلاتین تصحیح می‌شوند.
هانت گزارش داد: “اندازه‌گیری‌های اضافی ما از فراوانی ایزوتوپهای پلاتین به ما این امکان را داد که اندازه‌گیری‌های ایزوتوپ نقره را برای اعوجاج‌های ناشی از تابش کیهانی نمونه‌ها در فضا تصحیح کنیم. بنابراین ما توانستیم زمان‌بندی برخوردها را دقیق‌تر از همیشه تعیین کنیم.”
هانت گفت: «و در کمال تعجب، تمام هسته‌های سیارکی که بررسی کردیم تقریباً به طور همزمان، در بازه زمانی 7.8 تا 11.7 میلیون سال پس از تشکیل منظومه شمسی، در معرض دید قرار گرفتند.
یک بازه زمانی 4 میلیون ساله در نجوم کوتاه است. در طی آن دوره کوتاه، تمام سیارکهای اندازه‌گیری شده، هسته‌شان آشکار شد، به این معنی که برخورد با اجرام دیگر گوشته‌های آنها را از بین برد. بدون پوشش‌های عایق، هسته‌ها به طور همزمان خنک می‌شوند.
مطالعات دیگر نشان داده‌اند که خنک‌سازی سریع بوده است، اما نمی‌توانند بازه زمانی را به وضوح محدود کنند.
برای اینکه سیارکها نسبت ایزوتوپی را داشته باشند، منظومه شمسی باید مکانی بسیار پر هرج و مرج با دوره‌ای از برخوردهای مکرر باشد که گوشته‌ها را از سیارکها جدا می‌کند.
هانت می‌گوید: «به نظر می‌رسد در آن زمان همه چیز به هم ریخته است. او می‌افزاید: “و ما می‌خواستیم بدانیم چرا.”
چرا ممکن است دوره‌ای از چنین برخوردهای آشفته‌ای وجود داشته باشد؟ طبق این مقاله چند احتمال وجود دارد.
اولین احتمال مربوط به سیارات غول‌پیکر منظومه شمسی است. اگر در آن زمان مهاجرت می‌کردند یا ناپایدار بودند، می‌توانستند درون منظومه شمسی را سازماندهی مجدد کنند، اجرام کوچکی مانند سیارکها را مختل کنند و دوره‌ای از برخوردهای فزاینده را آغاز کنند. این سناریو مدل Nice نام دارد.
احتمال دیگر کشش گاز در سحابی خورشیدی است.
زمانی که خورشید یک پیش ستاره بود، مانند سایر ستارگان توسط ابری از گاز و غبار به نام سحابی خورشیدی احاطه شده بود. این دیسک حاوی سیارکها بود و سیارات نیز در نهایت در آنجا تشکیل می‌شدند. اما دیسک در چند میلیون سال اول منظومه شمسی تغییر کرد.
در ابتدا، گاز متراکم بود که حرکت چیزهایی مانند سیارکها و سیارات کوچک را با کشش گاز کاهش داد. اما با حرکت خورشید، باد و تابش خورشیدی بیشتری تولید کرد.
سحابی خورشیدی هنوز آنجا بود، اما باد و تشعشعات خورشیدی به آن فشار آوردند و آن را از بین بردند. با پراکنده شدن، چگالی آن کمتر شد و کشش کمتری روی اجسام وجود داشت.
بدون اثر میرایی گاز متراکم، سیارکها شتاب گرفتند و بیشتر با یکدیگر برخورد کردند.
به گفته هانت و همکارانش، کاهش جریان گاز مسئول است.
ماریا شونباخلر، یکی از نویسندگان این مطالعه، توضیح داد: «نظریه‌ای که این مرحله اولیه پرانرژی منظومه شمسی را به بهترین شکل توضیح داد، نشان داد که اساساً ناشی از پراکندگی به اصطلاح سحابی خورشیدی است.
شونباخلر گفت: “این سحابی خورشیدی باقیمانده گازی است که از ابر کیهانی باقی مانده است که خورشید از آن متولد شده است. برای چند میلیون سال، هنوز به دور خورشید جوان می‌چرخد تا اینکه توسط بادها و تشعشعات خورشیدی منفجر شد.”
کار ما نشان می‌دهد که چگونه پیشرفت‌ها در تکنیک‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی به ما امکان می‌دهد فرآیندهای کلیدی را استنباط کنیم که در اوایل منظومه شمسی رخ داده است – مانند زمان احتمالی که سحابی خورشیدی از بین رفته است. سیاراتی مانند زمین هنوز در مرحله تولد بودند. در نهایت، این می‌تواند به ما کمک کند تا درک بهتری از نحوه تولد سیارات خودمان داشته باشیم، اما همچنین به ما بینشی در مورد سایرین خارج از منظومه شمسی ما بدهد.”
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Ancient Asteroids Reveal That The Early Solar System Was More Chaotic Than We Thought
EVAN GOUGH, UNIVERSE TODAY 5 JUNE 2022
https://www.sciencealert.com/ancient-asteroids-reveal-that-the-early-solar-system-was-more-chaotic-than-we-thought