از برخورد اجسام بزرگ زمین و مریخ ساخته شده اند

زمین و مریخ از موادی تشکیل شده اند که عمدتاً در منظومه شمسی درونی منشأ می گیرند. به نوعی از مواد درونی منظومه شمسی به وجود آمده اند.
تنها چند درصد از بلوک‌های سازنده این دو سیاره فراتر از مدار مشتری می‌گیرند. گروهی از محققان به سرپرستی دانشگاه مونستر (آلمان) این یافته‌ها را در 22 دسامبر(1دی) 2021 در مجله Science Advances گزارش کردند. آنها جامع ترین مقایسه تا به امروز را از ترکیب ایزوتوپی زمین، مریخ، و مصالح ساختمانی بکر از درون و بیرون منظومه شمسی ارائه می دهند. برخی از این مواد امروزه هنوز عمدتاً بدون تغییر در شهاب‌سنگ‌ها یافت می‌شوند. نتایج این مطالعه پیامدهای گسترده ای برای درک ما از فرآیند تشکیل سیارات عطارد، ناهید، زمین و مریخ دارد. نظریه ای که فرض می کند چهار سیاره صخره ای با تجمع سنگریزه های گرد و غباری به اندازه میلی متر از بیرون منظومه شمسی به اندازه کنونی خود رشد کرده اند، قابل قبول نیست.

تقریباً 4.6 میلیارد سال پیش در روزهای اولیه منظومه شمسی ما، قرصی از غبار و گاز به دور خورشید جوان در گردش بود. دو نظریه توضیح می‌دهند که چگونه در طی میلیون‌ها سال سیارات صخره‌ای درونی از این ماده ساختمانی اصلی شکل گرفته‌اند. بر اساس تئوری قدیمی تر، گرد و غبار در درون منظومه شمسی به تکه های بزرگتر تبدیل شد و به تدریج به اندازه ماه ما رسید. برخورد این جنین‌های سیاره‌ای سرانجام سیارات درونی عطارد، زهره، زمین و مریخ را تولید کرد. با این حال، یک نظریه جدیدتر روند رشد متفاوتی را ترجیح می دهد: "ریگ های" گرد و غبار به اندازه میلی متر از منظومه شمسی بیرونی به سمت خورشید مهاجرت کردند. در راه، آنها بر روی جنین های سیاره ای درون منظومه شمسی جمع شدند و گام به گام آنها را به اندازه کنونی خود بزرگ کردند.
هر دو نظریه بر اساس مدل های نظری و شبیه سازی های کامپیوتری با هدف بازسازی شرایط و پویایی در منظومه شمسی اولیه هستند. هر دو یک مسیر احتمالی شکل گیری سیاره را توصیف می کنند. اما حق با کدام است؟ کدام فرآیند واقعاً انجام شد؟ برای پاسخ به این سؤالات، محققان دانشگاه مونستر (آلمان)، رصدخانه کوت دازور (فرانسه)، مؤسسه فناوری کالیفرنیا (ایالات متحده آمریکا)، موزه تاریخ طبیعی برلین (آلمان)، و در مطالعه کنونی خود. دانشگاه آزاد برلین (آلمان) ترکیب دقیق سیارات صخره ای زمین و مریخ را تعیین کرد.
دکتر کریستف بورکهارت از دانشگاه مونستر، نویسنده اول این مطالعه، می‌گوید: «ما می‌خواستیم بفهمیم که آیا بلوک‌های سازنده زمین و مریخ در منظومه شمسی بیرونی یا درونی منشأ می‌گیرند. برای این منظور، ایزوتوپ‌های فلزات کمیاب تیتانیوم، زیرکونیوم و مولیبدن که در لایه‌های خارجی و غنی از سیلیکات هر دو سیاره یافت می‌شوند، سرنخ‌های مهمی را ارائه می‌کنند. ایزوتوپ ها انواع مختلفی از یک عنصر هستند که تنها در وزن هسته اتمی خود با هم تفاوت دارند.
دانشمندان فرض می کنند که در اوایل منظومه شمسی، این ایزوتوپ های فلزی و سایر ایزوتوپ های فلزی به طور مساوی توزیع نشده بودند. بلکه فراوانی آنها به فاصله از خورشید بستگی دارد. بنابراین آنها اطلاعات ارزشمندی در مورد اینکه در منظومه شمسی اولیه در کجای منظومه شمسی اولیه منشأ گرفته اند، دارند.
محققان به عنوان مرجع فهرست ایزوتوپی اصلی بیرونی و درونی منظومه شمسی، از دو نوع شهاب سنگ استفاده کردند. این تکه‌های سنگ عموماً از کمربند سیارکی، منطقه بین مدار مریخ و مشتری، راه خود را به زمین پیدا کردند. آنها به عنوان مواد بکر از آغاز منظومه شمسی شناخته می شوند. در حالی که کندریت‌های کربنی نامیده می‌شوند که می‌توانند تا چند درصد کربن داشته باشند، فراتر از مدار مشتری سرچشمه گرفته‌اند و تنها بعداً به دلیل تأثیر غول‌های گازی در حال رشد، پسرعموهای کم‌کربن‌ترشان، کندریت‌های غیر کربنی، به کمربند سیارک‌ها نقل مکان کردند. ، فرزندان واقعی درون منظومه شمسی هستند.
ترکیب دقیق ایزوتوپی لایه‌های سنگ بیرونی قابل دسترس زمین و هر دو نوع شهاب‌سنگ برای مدتی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. با این حال، هیچ تجزیه و تحلیل قابل مقایسه جامعی از سنگ های مریخ وجود ندارد. در مطالعه فعلی خود، محققان نمونه‌هایی از مجموع 17 شهاب‌سنگ مریخی را بررسی کردند که می‌توان آن‌ها را به شش نوع معمولی سنگ مریخ اختصاص داد. علاوه بر این، دانشمندان برای اولین بار فراوانی سه ایزوتوپ فلزی مختلف را مورد بررسی قرار دادند.
نمونه‌های شهاب‌سنگ‌های مریخی ابتدا پودر شده و تحت عملیات شیمیایی پیچیده قرار گرفتند. محققان با استفاده از طیف‌سنج جرمی پلاسما، چند گردآورنده در مؤسسه سیاره‌شناسی در دانشگاه مونستر، توانستند مقادیر بسیار کمی از ایزوتوپ‌های تیتانیوم، زیرکونیوم و مولیبدن را شناسایی کنند. آن‌ها سپس شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای را برای محاسبه نسبتی انجام دادند که در آن مصالح ساختمانی که امروزه در کندریت‌های کربنی و غیر کربنی یافت می‌شود باید در زمین و مریخ گنجانده شده باشد تا ترکیبات اندازه‌گیری شده آنها را بازتولید کنند. در انجام این کار، آنها دو فاز مختلف برافزایش را در نظر گرفتند تا به ترتیب تاریخچه متفاوت ایزوتوپ‌های تیتانیوم و زیرکونیوم و همچنین ایزوتوپ‌های مولیبدن را توضیح دهند. برخلاف تیتانیوم و زیرکونیوم، مولیبدن عمدتاً در هسته سیاره فلزی تجمع می یابد. بنابراین، مقادیر اندکی که امروزه در لایه‌های بیرونی غنی از سیلیکات یافت می‌شود، تنها در آخرین مرحله رشد سیاره می‌توانند اضافه شوند.

نتایج پژوهشگران نشان می‌دهد که لایه‌های سنگی بیرونی زمین و مریخ با کندریت‌های کربنی بیرونی منظومه شمسی شباهت چندانی ندارند. آنها تنها حدود چهار درصد از بلوک های ساختمانی اولیه هر دو سیاره را تشکیل می دهند. پروفسور دکتر تورستن کلاین از دانشگاه مونستر، که همچنین مدیر مؤسسه ماکس پلانک است، می گوید: «اگر زمین و مریخ اولیه عمدتاً دانه های غبار بیرونی منظومه شمسی را جمع کرده بودند، این مقدار باید تقریباً ده برابر بیشتر باشد. تحقیق منظومه شمسی در گوتینگن او می افزاید: «بنابراین ما نمی توانیم این نظریه شکل گیری سیارات داخلی را تأیید کنیم.
اما ترکیب زمین و مریخ دقیقاً با مواد کندریت‌های غیر کربنی مطابقت ندارد. شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان می‌دهد که نوع دیگری از مصالح ساختمانی نیز باید در بازی بوده است. کریستف بورکهارت توضیح می‌دهد: «ترکیب ایزوتوپی این نوع سوم از مصالح ساختمانی که توسط شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای ما استنباط می‌شود، نشان می‌دهد که باید از درونی‌ترین منطقه منظومه شمسی منشأ گرفته باشد. از آنجایی که اجسام از چنین نزدیکی به خورشید تقریباً هرگز در کمربند سیارکی پراکنده نشدند، این ماده تقریباً به طور کامل در سیارات درونی جذب شد و بنابراین در شهاب سنگ ها وجود ندارد. تورستن کلاین می‌گوید: «به اصطلاح، «مصالح ساختمانی گمشده» است که امروزه ما دیگر به آن دسترسی مستقیم نداریم.
یافته‌های شگفت‌انگیز، پیامدهای مطالعه برای تئوری تشکیل سیاره را تغییر نمی‌دهد. کریستف بورکهارت نتیجه می گیرد: «این واقعیت که زمین و مریخ ظاهراً حاوی موادی از درون منظومه شمسی هستند، به خوبی با تشکیل سیاره از برخورد اجرام بزرگ در منظومه شمسی داخلی مطابقت دارد.

های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید