راز شکل‌گیری جهان در دل گوی‌های آتشین!

شهاب‌سنگ‌ها، سنگ‌های فضایی هستند که داستان شکل‌گیری منظومه شمسی را تعریف می‌کنند و به ما در تعیین سن جهان کمک کرده‌اند.

کد خبر: ۶۰۰۸۸۳

تاریخ: ۰۸ فروردين ۱۴۰۲ - ۱۱:۴۳

به گزارش ایران اکونومیست، شهاب‌سنگ‌ها، سنگ‌های فضایی هستند که روی سطح زمین می‌افتند. شهاب‌سنگ‌ها آخرین مرحله از زندگی این نوع سنگ‌های فضایی به شمار می‌روند. آنها توده‌هایی از سنگ یا فلز هستند که به دور خورشید می‌چرخند. هنگامی که شهاب‌سنگ‌ها به جو زمین برخورد می‌کنند، گازهای اطراف آنها برای مدت کوتاهی مانند ستاره‌های در حال پرتاب شدن می‌درخشند. اگرچه بیشتر شهاب‌سنگ‌ها در جو زمین می‌سوزند و متلاشی می‌شوند اما بسیاری از این سنگ‌های فضایی نیز به سطح زمین می‌رسند.

ذرات گرد و غبار موسوم به «ریزشهاب‌سنگ‌ها»(Micrometeorites)، ۹۹ درصد از زباله‌های فضایی را تشکیل می‌دهند که هر روز روی سطح زمین می‌افتند. با وجود این، برخی از شهاب‌سنگ‌ها به اندازه تخته‌سنگ هستند. یکی از شهاب‌سنگ‌های بزرگی که تاکنون روی زمین یافت شده، شهاب‌سنگ «هوبا»(Hoba) است که در سال ۱۹۲۰ در نامیبیا کشف شد. شهاب‌سنگ هوبا تقریبا ۵۴ هزار کیلوگرم وزن داشت و آن قدر بزرگ و سنگین بود که جابه‌جا نشد.

شهاب سنگ هوبا

بیشتر شهاب‌سنگ‌ها بسیار شبیه به سنگ‌هایی هستند که روی زمین یافت می‌شوند؛ با این تفاوت که شهاب‌سنگ‌ها معمولا نمای بیرونی تیره و سوخته دارند. این نمای بیرونی زمانی شکل می‌گیرد که اصطکاک جو باعث ذوب شدن شهاب‌سنگ در برخورد با زمین می‌شود. این فرآیند که به عنوان «فرسایش حرارتی»(Thermal Ablation) شناخته می‌شود، می‌تواند یک سطح زبر یا صاف به شهاب‌سنگ‌ها بدهد.

ریزشهاب‌سنگ‌ها، ۹۹ درصد از زباله‌های فضایی را تشکیل می‌دهند که هر روز روی سطح زمین می‌افتند.فرسایش حرارتی، این بافت‌های متفاوت را با توجه به مواد شیمیایی متفاوت موجود در شهاب‌سنگ ایجاد می‌کند. شهاب‌سنگ‌ها در جو تمام سیارات و قمرهای منظومه شمسی ما سقوط می‌کنند. برخی از سیارات و قمرها، جو مورد نیاز را برای درهم‌شکستن شهاب‌سنگ‌ها ندارند و در نتیجه، شهاب‌سنگ‌های بزرگی به وجود می‌آیند. شهاب‌سنگ‌های بزرگ‌تر، دهانه‌های برخوردی عمیق‌تر و گردتری را ایجاد می‌کنند که می‌توان آنها را در سراسر ماه، عطارد و مریخ یافت.

نخستین شهاب‌سنگ در یک سیاره دیگر در سال ۲۰۰۵ توسط مریخ‌نورد «فرصت»(Opportunity) ناسا در سیاره مریخ یافت شد. مریخ‌نورد «کنجکاوی»(Curiosity) در سال ۲۰۱۴، شهاب‌سنگی را کشف کرد که دو متر عرض داشت و به بزرگترین شهاب‌سنگی تبدیل شد که تا آن زمان در مریخ کشف شده بود.

شهاب‌سنگ‌ها داستان شکل‌گیری منظومه شمسی را تعریف می‌کنند

درباره شکل‌گیری منظومه شمسی، سرنخ‌هایی وجود دارند که نشان می‌دهند چقدر زمان برده تا سحابی سیاره‌ای، به شکل یک قرص منقبض شود و گاز از آن خارج شود. این سرنخ‌ها از بررسی کردن سحابی‌های پیش‌سیاره‌ای در اطراف پیش‌ستاره‌ها و با فرض اینکه سحابی پیش‌سیاره‌ای ما تقریبا به همین شکل عمل کرده است، به دست می‌آیند.

وقتی صحبت از تشکیل شدن سیارات به میان می‌آید، شهاب‌سنگ‌ها نشانگر مهمی از زمان هستند. شهاب‌سنگ‌ها از منابع گوناگونی مانند ماه، مریخ و سیارک‌ها می‌آیند. این واقعیت که ما می‌توانیم سن شهاب‌سنگ‌ها را از قدمت عنصر رادیوایزوتوپ تعیین کنیم، به این معناست که می‌توانیم ویژگی‌های شهاب‌سنگ‌ها را مورد بررسی قرار دهیم تا بفهمیم هنگام شکل‌گیری آنها چه اتفاقی افتاده است. بدین ترتیب، شهاب‌سنگ‌ها به ما کمک می‌کنند تا با محدود کردن فرآیندهای مختلف، جدول زمانی شکل‌گیری سیارات را فراهم کنیم.

قدیمی‌ترین شهاب‌سنگ‌های منظومه شمسی

شاید بهتر باشد که صحبت را با برخی از قدیمی‌ترین شهاب‌سنگ‌های منظومه شمسی آغاز کنیم. این شهاب‌سنگ‌های قدیمی، «کندریت‌ها»(Chondrites) هستند. کندریت‌ها بسیار بکر هستند و از زمان شکل‌گیری، زیاد ذوب نشده‌اند یا تغییر زیادی نکرده‌اند. بیشتر ماتریس کندریت‌ها از میعانات اولیه در قرص پیش‌سیاره‌ای ساخته شده است.

کندریت‌

کندریت‌ها به دلیل ویژگی غیرمعمولی که دارند، این طور نام‌گذاری شده‌اند. این ویژگی غیرمعمول، وجود «کندرول»(Chondrule) است. کندرول، به دانه‌های گِردی گفته می‌شود که در کندریت‌ها وجود دارند. کندرول‌ها اجزای کوچک، گرد و صخره‌ای هستند که اندازه آنها به حدود یک میکرومتر تا یک سانتی‌متر می‌رسد. آنها پیش از اینکه در سیاره‌های کوچک مادر شهاب‌سنگ‌های کندریتی تشکیل شوند، به صورت قطرات مذاب در فضا شکل گرفتند.

کندرول

کندرول‌ها احتمالا نوعی رویداد گرمایش ناگهانی را تجربه کرده‌اند تا به این شکل مذاب درآیند و سپس، در حباب‌های کروی منجمد شوند. دانشمندان به طور قطعی نمی‌دانند که چه چیزی باعث این گرمایش ناگهانی شده است. فرضیه‌های پیشنهادی شامل برخورد بین سیاره‌های مذاب، شوک گرمایشی یا حتی صاعقه سحابی هستند.قدیمی‌ترین ادخال‌های غنی از کلسیم و آلومینیوم که تاکنون پیدا شده‌اند، در کندریتی به نام «آلنده»(Allende) موجود هستند.

شهاب‌سنگ‌های کندریتی حاوی قدیمی‌ترین عناصر منظومه شمسی هستند. یکی دیگر از ویژگی‌های مهم آنها داشتن «ادخال‌های غنی از کلسیم و آلومینیوم»(CAIs) است. این مواد، کانی‌هایی هستند که جزو نخستین میعانات در قرص پیش‌سیاره‌ای بودند. برخی از آنها حتی تا سه میلیون سال پیش از کندرول‌ها تشکیل شده‌اند. قدیمی‌ترین ادخال‌های غنی از کلسیم و آلومینیوم که تاکنون پیدا شده‌اند، در کندریتی به نام «آلنده»(Allende) موجود هستند. زمانی که شهاب‌سنگ‌ها روی زمین یافت می‌شوند، نام آنها براساس مکانی انتخاب می‌شود که در آن پیدا شده‌اند و شهاب‌سنگ آلنده نیز در آلنده، مکزیک پیدا شده است. ادخال‌های غنی از کلسیم و آلومینیوم در آلنده ۴.۵۶۷ میلیارد سال قدمت دارند.

خورشید و قرص پیش‌سیاره‌ای

شهاب‌سنگ‌ها سرنخ مهم دیگری را نیز در اختیار ما قرار می‌دهند و آن این است که خورشید و قرص پیش‌سیاره‌ای تقریبا در یک زمان تشکیل شده‌اند. خورشید، ترکیبی مشابه شهاب‌سنگ‌ها دارد. این بدان معناست که اگر هیدروژن و هلیوم خورشید را کنار بگذارید، بقیه ترکیبات خورشید کاملا شبیه به ترکیب بکر ترین شهاب‌سنگ‌های منظومه شمسی هستند. بکرترین شهاب‌سنگ‌های منظومه شمسی، دسته‌ای از کندریت‌ها هستند که «کندریت‌های سی۱»(C1 chondrites) نامیده می‌شوند.

اگر بخواهیم ترکیب خورشید را با ترکیب کندریت‌های سی۱ مقایسه کنیم، عناصر فرار مانند نیتروژن، کربن، اکسیژن و هیدروژن به مرور زمان در کندریت‌ها از بین می‌روند و به آنها غلظت کمتری نسبت به خورشید می‌دهند. هلیوم و سایر گازهای نجیب سبک نیز در شهاب‌سنگ‌ها گم می‌شوند زیرا ترجیحا هنگام گرم شدن اجزای اصلی شهاب‌سنگ فرار می‌کنند.به نظر می‌رسد که خورشید و قدیمی‌ترین شهاب‌سنگ‌ها از یک ماده و در یک زمان تشکیل شده‌اند و شهاب‌سنگ‌ها به ما می‌گویند که منظومه شمسی بیش از ۴.۵ میلیارد سال قدمت دارد.

از سوی دیگر، می‌دانیم که فتوسفر خورشید ترجیحا لیتیوم را از دست داده است زیرا دمای بالای خورشید باعث می‌شود که از طریق برخورد با پروتون‌ها در دماهای بسیار بالا به هلیوم تبدیل شود. به نوعی، به نظر می‌رسد که این استثناها نشان می‌دهند خورشید از همان موادی ساخته شده است که قدیمی‌ترین شهاب‌سنگ‌ها را تشکیل می‌دهند.

بدین ترتیب، به نظر می‌رسد که خورشید و قدیمی‌ترین شهاب‌سنگ‌ها از یک ماده و در یک زمان تشکیل شده‌اند و شهاب‌سنگ‌ها به ما می‌گویند که منظومه شمسی بیش از ۴.۵ میلیارد سال قدمت دارد.

آیا مواد اصلی حیات از فضا به زمین رسیده‌اند؟

دانشمندان پیشتر سه مورد از پنج مولفه شیمیایی مورد نیاز برای تشکیل شدن DNA و RNA را در شهاب‌سنگ‌ها شناسایی کرده بودند. بررسی‌های جدید روی شهاب‌سنگ‌هایی که در آمریکا، کانادا و استرالیا فرود آمده‌اند، این تصور را تقویت می‌کند که چنین اجرامی ممکن است در اوایل تاریخ، مواد شیمیایی مورد نیاز برای ظهور حیات را به زمین رسانده باشند.

پژوهشگران «دانشگاه هوکایدو»(Hokkaido University) طی پژوهشی که در سال ۲۰۲۲ انجام شد، پس از تنظیم دقیق روش تجزیه و تحلیل شهاب‌سنگ‌ها، دو مولفه نهایی را شناسایی کردند.

«یاسوهیرو اوبا»(Yasuhiro Oba)، اخترشیمی‌دان دانشگاه هوکایدو و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: برخلاف پژوهش پیشین، روش‌های مورد استفاده ما این بار حساس‌تر بودند و از اسیدهای قوی یا مایع داغ برای استخراج این پنج مولفه که به‌عنوان «نوکلئوبازها»(Nucleobases) شناخته می‌شوند، استفاده نشد.

این پژوهش، در مجله «Nature Communications» به چاپ رسید.

تایید منشأ فرازمینی مجموعه کاملی از نوکلئوبازهای موجود در DNA و RNA، این نظریه را تایید می‌کند که شهاب‌سنگ‌ها می‌توانند منبع مهمی از ترکیبات آلی مورد نیاز برای ظهور نخستین موجودات زنده زمین بوده باشند.نوکلئوبازها، ترکیبات حاوی نیتروژن هستند که نقش بسیار مهمی را در تشکیل ساختار مارپیچ دوتایی DNA دارند. «دنی گلاوین»(Danny Glavin)، اخترزیست‌شناس «مرکز پروازهای فضایی گادرد»(GSFC) ناسا و از پژوهشگران این پروژه گفت: تایید منشأ فرازمینی مجموعه کاملی از نوکلئوبازهای موجود در DNA و RNA، این نظریه را تایید می‌کند که شهاب‌سنگ‌ها می‌توانند منبع مهمی از ترکیبات آلی مورد نیاز برای ظهور نخستین موجودات زنده زمین بوده باشند.

دانشمندان همواره به دنبال درک بهتر وقایعی بوده‌اند که روی زمین رخ داده‌اند و ترکیبات شیمیایی گوناگون را قادر ساخته‌اند تا در این محیط گردهم بیایند و میکروب زنده‌ای را تشکیل دهند که می‌تواند خود را بازتولید کند. پی بردن به نحوه تشکیل شدن DNA و RNA، نقطه عطف مهمی به شمار می‌رود زیرا این مولکول‌ها اساسا حاوی دستورالعمل‌هایی برای شکل‌گیری و عملکرد موجودات زنده هستند.

گلاوین ادامه داد: هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری در مورد مراحل شیمیایی باقی مانده‌ است که منجر به پیدایش حیات روی زمین شده‌اند و نخستین سیستم خودتکثیرشونده را تشکیل داده‌اند. این پژوهش مطمئنا مواردی را به فهرست ترکیبات شیمیایی مورد نیاز برای تشکیل شدن حیات در زمین اضافه خواهد کرد.

پژوهشگران در این پروژه، مواد موجود در سه شهاب‌سنگ را مورد بررسی قرار دادند که یکی از آنها در سال ۱۹۵۰ در نزدیکی شهر موری در ایالت کنتاکی آمریکا، یکی دیگر در سال ۱۹۶۹ در نزدیکی شهر مورچیسون استرالیا و سومی در سال ۲۰۰۰ در نزدیکی «دریاچه تاگیش»(Tagish Lake) استان بریتیش کلمبیا در کانادا فرود آمد.

هر سه شهاب‌سنگ به عنوان کندریت‌های کربنی طبقه‌بندی می‌شوند که از مواد سنگی ساخته شده‌اند و تصور بر این است که در اوایل تاریخ منظومه شمسی شکل گرفته‌اند. آنها غنی از کربن هستند و کربن، مولفه اصلی در تشکیل شدن موجودات روی زمین است. گلاوین گفت: هر سه شهاب‌سنگ حاوی مخلوط بسیار پیچیده‌ای از مولکول‌های آلی هستند.

پژوهشگران خاطرنشان کردند: دو نوکلئوباز به نام‌های «سیتوزین»(Cytosine) و «تیمین»(Thymine) که طی این پژوهش در شهاب‌سنگ‌ها شناسایی شدند، احتمالا در بررسی‌های پیشین نادیده گرفته شده بودند زیرا ساختار ظریف‌تری نسبت به سایر عناصر موجود در شهاب‌سنگ‌ها دارند.

پژوهش دیگری که در سال ۲۰۲۳ در دانشگاه «ام‌آی‌تی»(MIT) و «کالج سلطنتی لندن»(Imperial College London) انجام شد، نشان داد که گوی‌های بزرگ آتشین باستانی، حاوی کندریت کربن‌دار بوده‌اند که پتاسیم و روی را در بر داشته‌اند.

پتاسیم به تولید مایعات سلول کمک می‌کند و روی برای ایجاد DNA حیاتی است. پژوهشگران دریافتند که این سنگ‌های فضایی، ۱۰ درصد از سنگ‌های فضایی را تشکیل می‌دهند که هنگام تولد سیاره ما به آن برخورد کرده‌اند. ۹۰ درصد دیگر را مواد غیرکربنی منظومه شمسی داخلی تشکیل می‌دهند.

دکتر «نیکول نی»(Nicole Nie)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: مطالعات ما نتایج یکدیگر را به روش‌های گوناگونی تکمیل و تأیید می‌کنند. در بین عناصر نسبتا فرار، پتاسیم کمترین قابلیت فرار بودن را دارد اما روی، یکی از فرارترین عناصر است.

شهاب‌سنگ‌ها در گذشته ۲۰ درصد پتاسیم و نیمی از روی زمین را تامین کردند. هر دوی آنها عناصر یا ترکیباتی هستند که فرار در نظر گرفته می‌شوند و در دماهای نسبتا پایین، از حالت جامد یا مایع به حالت بخار درمی‌آیند.

پروفسور «مارک رهکامپر»(Mark Rehkämper)، از پژوهشگران این پروژه گفت: داده‌های ما نشان می‌دهند که حدود نیمی از موجودی روی زمین، توسط مواد پرتاب‌شده از منظومه شمسی بیرونی و فراتر از مدار مشتری به زمین رسیده‌اند. براساس مدل‌های کنونی توسعه اولیه منظومه شمسی، این نتیجه کاملا غیرمنتظره بود.

پژوهش‌های پیشین نشان داده ‌بودند که زمین تقریبا از مواد منظومه شمسی درونی تشکیل شده است. بنابراین، پژوهشگران استنباط کردند که منظومه شمسی درونی، منبع اصلی مواد شیمیایی فرار زمین است اما این پژوهش جدید، نخستین شواهدی را ارائه می‌دهد مبنی بر اینکه زمین تا حدودی از شهاب‌سنگ‌های کربنی پرتاب‌شده از سیارک‌ها در کمربند اصلی بیرونی تشکیل شده است.

رهکامپر گفت: مواد منظومه شمسی بیرونی، یک نقش حیاتی را در ایجاد مواد شیمیایی فرار زمین بر عهده داشتند. به نظر می‌رسد که بدون کمک مواد منظومه شمسی بیرونی، زمین مقدار بسیار کمتری از مواد فرار را نسبت به آنچه امروز می‌دانیم، داشت که آن را خشک‌تر می‌کردند و شاید دیگر قادر به تغذیه و حفظ حیات نبود.

این گروه پژوهشی، ۱۸ شهاب‌سنگ را مورد بررسی قرار دادند که ۱۱ نمونه از ناحیه درونی و بقیه از نواحی بیرونی آمده بودند. آنها فراوانی نسبی پنج شکل یا ایزوتوپ‌های متفاوت روی را اندازه‌گیری کردند. سپس، ردپای هر ایزوتوپ را با نمونه‌های زمینی مقایسه کردند تا بفهمند که این مواد چقدر به موجودی روی زمین کمک می‌کنند و نشان دادند که زمین فقط ۱۰ درصد از جرم خود را از اجرام کربنی گرفته است.

پژوهشگران دریافتند که مواد دارای غلظت بالایی از روی و سایر ترکیبات فرار نیز احتمالا در آب نسبتا فراوان هستند و می‌توانند سرنخ‌هایی را در مورد منشاء آب زمین داشته باشند.

شهاب‌سنگ‌ها و راز انتقال آب از فضا به زمین

در سال ۲۰۲۲، یک گروه پژوهشی از «مؤسسه ملی فناوری و استانداردها»(NIST) برای اینکه بفهمند آیا واقعا شهاب‌سنگ‌ها آب را از ماورای سیاره ما آورده‌اند یا خیر، روشی را برای استفاده همزمان از اشعه ایکس و تصویربرداری نوترونی ارائه کردند تا به مشاهده اجمالی درون یک شهاب‌سنگ بپردازند و مشخص کنند که چه رازی ممکن است برای میلیاردها سال پنهان شده باشد.

این گروه پژوهشی گزارش دادند که روش جدید آنها می‌تواند حضور و توزیع مواد حامل هیدروژن را در شهاب‌سنگ‌ها آشکار کند و در نتیجه، حضور و عملکرد آب در منظومه شمسی اولیه را آشکار سازد.هیدروژن موجود در یک شهاب‌سنگ احتمالا به این معنی است که شهاب‌سنگ زمانی حاوی یخ آب بوده است.

این روش جدید که به عنوان «NXCT» شناخته می‌شود، اساسا یک سی‌تی‌اسکن ارتقایافته است. درست همان طور که سی‌تی‌اسکن‌های تشخیصی به پزشکان کمک می‌کنند تا بدون عمل جراحی ببینند که در بدن چه می‌گذرد، اشعه ایکس و پرتوهای نوترونی که به قطعه شهاب‌سنگ شلیک می‌شوند، به طور ایمن نشان می‌دهند که شهاب‌سنگ چه انواعی از مواد معدنی و سایر عناصر یا ترکیبات را در خود جای داده است. هیدروژن موجود در یک شهاب‌سنگ احتمالا به این معنی است که شهاب‌سنگ زمانی حاوی یخ آب بوده است.

چیزی که پژوهشگران مؤسسه ملی فناوری و استانداردها به دنبال آن بودند، یکی از دو شکل آب بود. هیدروژن و اکسیژن برای ایجاد آب معمولی با هم ترکیب می‌شوند اما یک نوع آب سنگین نیز وجود دارد که هر اتم هیدروژن آن دارای یک نوترون اضافی است که آنها را به «دوتریوم»(Deuterium) تبدیل می‌کند. مقدار هر نوع آب در یک شهاب‌سنگ را می‌توان با سطوح هر دو نوع آب روی زمین مقایسه کرد.

در روش NXCT، اگر شواهدی از آب در شهاب‌سنگ‌ها یافت شود، تصاویر سه‌بعدی ایجادشده پس از مشاهدات اولیه می‌توانند نحوه رسیدن آب به زمین را تعریف کنند.

این پژوهش، در مجله «Meteorites & Planetary Science» به چاپ رسید.

پژوهشی که در سال ۲۰۲۲ در «دانشگاه گلاسکو»(University of Glasgow) انجام شد، نشان داد که یک شهاب‌سنگ ۴.۶ میلیارد ساله، حاوی آب فرازمینی است و شواهد محکمی را مبنی بر این موضوع در بر دارد که ردپای آب روی زمین را می‌توان در سیارک‌های بیرون از منظومه شمسی جستجو کرد.

این شهاب‌سنگ نادر کربنی که «وینچکمب»(Winchcombe) نام دارد، در فوریه سال ۲۰۲۱ به یک مسیر ورودی پارکینگ در گلوسسترشایر واقع در جنوب غربی انگلیس برخورد کرد و یک سال بعد، به موضوع پژوهش دانشگاه گلاسکو تبدیل شد.

دکتر «اشلی کینگ»(Asley King)، از پژوهشگران این پروژه گفت: بررسی سریع وینچکمب نشان داد که این یکی از بکرترین شهاب‌سنگ‌های موجود برای تجزیه و تحلیل است و اطلاعات وسوسه‌انگیزی را در مورد ترکیب اصلی منظومه شمسی در ۴.۶ میلیارد سال پیش، به مرور زمان به دانشمندان ارائه می‌دهد.

این گروه پژوهشی، تصویربرداری دقیق و تجزیه و تحلیل شیمیایی را روی وینچکمب انجام دادند و دریافتند که تقریبا ۱۱ درصد از این شهاب‌سنگ حاوی آب فرازمینی است. بیشتر مواد تشکیل‌دهنده آن، مواد معدنی هستند که در طول واکنش‌های شیمیایی بین سیالات و سنگ‌ها در سیارک مادر در مراحل اولیه منظومه شمسی تشکیل شده‌اند.

پژوهشگران وقتی نسبت ایزوتوپ‌های هیدروژن را در آب وینچکمب اندازه‌گیری کردند، متوجه شدند که این نسبت به ترکیب آب روی زمین شباهت زیادی دارد. ضمن این که قطعات این شهاب‌سنگ حاوی آمینواسیدهای فرازمینی ضروری برای شکل‌گیری حیات بودند.

نتایج بررسی این شهاب‌سنگ نشان دادند که سیارک‌های کربنی، یک نقش کلیدی در ارائه مواد لازم برای آغاز اقیانوس‌ها و حیات در زمین اولیه داشته‌اند. همچنین، این گروه پژوهشی دریافتند که وینچکمب از سطح یک سیارک در نزدیکی مشتری جدا شده و سپس طی یک میلیون سال گذشته، به تدریج به سوی زمین سفر کرده است.

این پژوهش، در مجله «Science Advances» به چاپ رسید.

شهاب‌سنگ‌ها چگونه هنگام سقوط ذوب نمی‌شوند؟

گروهی از پژوهشگران آمریکایی در سال ۲۰۲۲، به بررسی این موضوع پرداختند که چرا شهاب‌سنگ‌ها با نزدیک شدن به جو زمین ذوب نمی‌شوند.

هنگامی که یک سیارک کوچک از فضا وارد جو زمین می‌شود، سطح آن به شدت گرم می‌شود و به ذوب شدن و تکه‌تکه شدن آن می‌انجامد. بنابراین، این که چرا سنگ‌های نزدیک به سطح زمین نجات می‌یابند و به‌ عنوان شهاب‌سنگ باقی می‌مانند، تا حدودی یک معما بود. پژوهشگران آمریکایی در پژوهشی که در مورد سیارک «۲۰۰۸ TC۳» انجام دادند، تلاش کردند تا این معما را حل کنند.

«پیتر جنیسکنز»(Peter Jenniskens)، ستاره‌شناس «موسسه ستی»(SETI Institute) و «مرکز تحقیقات ایمز»(NASA Ames) ناسا گفت: بیشتر شهاب‌سنگ‌ها، از سنگ‌هایی به اندازه گریپ‌فروت گرفته تا خودروهای کوچک تشکیل می‌شوند. سنگ‌های بزرگ آن قدر سریع نمی‌چرخند که گرما را پراکنده کنند. اکنون شواهدی داریم که نشان می‌دهند قسمت پشتی شهاب‌سنگ‌ها تا رسیدن به زمین باقی می‌ماند.اکنون شواهدی داریم که نشان می‌دهند قسمت پشتی شهاب‌سنگ‌ها تا رسیدن به زمین باقی می‌ماند.

در سال ۲۰۰۸، یک سیارک به اندازه شش متر در فضا شناسایی شد که ۲۰۰۸ TC۳ نام گرفت و بیش از ۲۰ ساعت پیش از برخورد با جو زمین ردیابی شد و شهاب‌سنگی درخشان را ایجاد کرد که بر فراز صحرای نوبیه سودان متلاشی شد. این فروپاشی، بارانی از شهاب‌سنگ‌ها را پدید آورد. جنیسکنز با «معاویه شداد»(Muawia Shaddad)، استاد «دانشگاه خارطوم»(University of Khartoum) سودان و دانشجویان او همکاری کرد تا به بررسی این شهاب‌سنگ‌ها بپردازد.

شداد گفت: دانشجویان ما در مجموعه‌ای از کمپین‌های جستجوی اختصاصی، بیش از ۶۰۰ شهاب‌سنگ را پیدا کردند که برخی از آنها به بزرگی یک مشت بودند اما اندازه بیشتر آنها بزرگ‌تر از یک ناخن نبود. ما مکان یافته‌شدن هر شهاب‌سنگ را ثبت کردیم.

پژوهشگران هنگام جستجوهای خود، با شگفتی متوجه شدند که شهاب‌سنگ‌های بزرگ‌تر، بیشتر از شهاب‌سنگ‌های کوچک‌تر پخش شده‌اند. آنها با همکاری پژوهشگران «پروژه ارزیابی تهدید سیارک‌ها»(ATAP) در مرکز تحقیقات ایمز ناسا، تصمیم به تحقیق گرفتند.

«دارل رابرتسون»(Darrel Robertson)، ستاره‌شناس نظری پروژه ارزیابی تهدید سیارک‌ها گفت: سیارک ۲۰۰۸ TC۳ از این نظر منحصربه‌فرد است که ما شکل و جهت سیارک را هنگام ورود به جو زمین می‌دانیم.

رابرتسون، یک مدل هیدرودینامیکی از ورود ۲۰۰۸ TC۳ به جو زمین ابداع کرد که نشان می‌داد سیارک چگونه ذوب و تجزیه می‌شود. از روشنایی شهاب‌سنگ و ابرهای غبار برای تنظیم ارتفاع پدیده‌های شناسایی‌شده در مدل استفاده شد. وی افزود: ما متوجه شدیم که این سیارک به دلیل سرعت بالای ورود، به یک موج نزدیک به خلاء در جو برخورد کرده است. نخستین تکه‌ها از کناره‌های سیارک آمدند و با سرعت نسبتا کمی به زمین افتادند.

هنگام سقوط روی زمین، کوچکترین شهاب‌سنگ‌ها به زودی در اثر اصطکاک با جو متوقف شدند و در نزدیکی نواحی فروپاشی سقوط کردند. این در حالی بود که توقف شهاب‌سنگ‌های بزرگ‌تر، سخت‌تر بود و آنها در نواحی پایین‌تری سقوط کردند. در نتیجه، بیشتر شهاب‌سنگ‌ها، در امتداد یک نوار باریک به عرض یک کیلومتر در مسیر سیارک یافت شدند. رابرتسون گفت: این سیارک بیشتر و بیشتر ذوب شد تا اینکه قسمت باقیمانده به نقطه‌ای رسید که ناگهان سقوط کرد و به قطعات زیادی تقسیم شد. قطعات نهایی با سرعت نسبتا بالاتری پرواز کردند.انواع مختلف شهاب‌سنگ به طور تصادفی روی زمین پخش شده‌اند. بنابراین، پراکندگی آنها در سیارک اصلی نیز به طور تصادفی صورت گرفته است.

جنیسکنز گفت: بزرگترین شهاب‌سنگ‌های جداشده از ۲۰۰۸ TC۳، بیشتر از شهاب‌سنگ‌های کوچک پخش شده‌اند. این بدان معناست که آنها از این فروپاشی نهایی سرچشمه گرفته‌اند. ما با توجه به جایی که آنها پیدا شدند، به این نتیجه رسیدیم که این قطعات، نسبتا بزرگ باقی مانده‌اند.

پژوهشگران دریافتند که انواع مختلف شهاب‌سنگ به طور تصادفی روی زمین پخش شده‌اند. بنابراین، پراکندگی آنها در سیارک اصلی نیز به طور تصادفی صورت گرفته است. گودریچ گفت: این موضوع نشان می‌دهد که شهاب‌سنگ‌های دیگر از این نوع نیز اگرچه در مقیاس بسیار کوچک‌تری قرار دارند اما حاوی ترکیبات تصادفی هستند.

این پژوهش، در مجله «Meteoritics and Planetary Science» به چاپ رسید.

برخورد شهاب‌سنگ‌های بزرگ، رویدادهای فاجعه‌باری هستند که می‌توانند حیات را محو کنند. آنها شاید ترسناک باشند اما این تأثیرات می‌توانند نقش مهمی را در توسعه پوسته قاره‌ای که ما در آن زندگی می‌کنیم، ایفا کنند.