الأرض والزهرة لها نفس الحجم ، فلماذا لا يحتوي كوكب الزهرة على غلاف مغناطيسي؟ ربما لم يتم تحطيمها بما فيه الكفاية
لأسباب عديدة ، يشار إلى كوكب الزهرة أحيانًا باسم ' توأم الأرض '(أو' Sister Planet '، اعتمادًا على من تسأل). مثل الأرض ، فهي أرضية (أي صخرية) بطبيعتها ، وتتكون من معادن السيليكات والمعادن التي تتمايز بين لب الحديد والنيكل وغطاء السيليكات والقشرة. ولكن عندما يتعلق الأمر بالغلاف الجوي والمجالات المغناطيسية لكل منهما ، لا يمكن أن يكون كوكبنا مختلفًا أكثر.
لبعض الوقت ، كافح علماء الفلك للإجابة عن سبب وجود مجال مغناطيسي للأرض (مما يسمح لها بالاحتفاظ بغلاف جوي سميك) بينما لا يوجد لدى كوكب الزهرة. وفقا ل دراسة جديدة التي أجراها فريق دولي من العلماء ، قد يكون لها علاقة بالتأثير الهائل الذي حدث في الماضي. نظرًا لأنه يبدو أن كوكب الزهرة لم يتعرض أبدًا لمثل هذا التأثير ، فلم يطور أبدًا الدينامو اللازم لتوليد مجال مغناطيسي.
الدراسة بعنوان ' تكوين وطبقات وخلط نوى الأرض والزهرة '، ظهر مؤخرًا في المجلة العلميةرسائل كوكب الأرض والعلوم. قاد الدراسة سيث إيه جاكوبسون من جامعة نورث وسترن ، وضم أعضاء من مرصد دي لا كوت دازور ، وجامعة بايرويت ، ومعهد طوكيو للتكنولوجيا ، ومعهد كارنيجي بواشنطن.
طبقات الأرض ، تُظهر اللب الداخلي والخارجي ، والعباءة ، والقشرة. الائتمان: Discovermagazine.com
من أجل دراستهم ، بدأ جاكوبسون وزملاؤه في التفكير في كيفية تشكل الكواكب الأرضية في المقام الأول. وفقًا لأكثر النماذج المقبولة على نطاق واسع لتكوين الكواكب ، لا تتشكل الكواكب الأرضية في مرحلة واحدة ، ولكن من سلسلة من أحداث التراكم التي تتميز بالتصادم مع الكواكب الصغيرة وأجنة الكواكب - ومعظمها لها نوى خاصة بها.
أشارت الدراسات الحديثة حول فيزياء المعادن عالية الضغط والديناميكيات المدارية أيضًا إلى أن نوى الكواكب تطور بنية طبقية أثناء تجميعها. يرجع السبب في ذلك إلى كيفية دمج وفرة أعلى من العناصر الخفيفة مع المعدن السائل أثناء العملية ، والتي ستغرق بعد ذلك لتشكل لب الكوكب مع زيادة درجات الحرارة والضغط.
سيكون مثل هذا اللب الطبقي غير قادر على الحمل الحراري ، والذي يُعتقد أنه ما يسمح بالمجال المغناطيسي للأرض. علاوة على ذلك ، لا تتوافق هذه النماذج مع دراسات علم الزلازل التي تشير إلى أن لب الأرض يتكون في الغالب من الحديد والنيكل ، بينما يتكون ما يقرب من 10٪ من وزنه من عناصر ضوئية - مثل السيليكون والأكسجين والكبريت وغيرها. كما أن اللب الخارجي متجانس بالمثل ، ويتكون من نفس العناصر تقريبًا.
كما أوضح الدكتور جاكوبسون لـ Universe Today عبر البريد الإلكتروني:
'نمت الكواكب الأرضية من سلسلة من الأحداث التراكمية (الصدمية) ، لذلك نما النواة أيضًا بطريقة متعددة المراحل. يخلق التكوين الأساسي متعدد المراحل بنية كثافة طبقية ذات طبقات ثابتة في اللب لأن عناصر الضوء يتم دمجها بشكل متزايد في الإضافات الأساسية اللاحقة. تنقسم العناصر الخفيفة مثل O و Si و S بشكل متزايد إلى سوائل تشكيل اللب أثناء تكوين اللب عندما تكون الضغوط ودرجات الحرارة أعلى ، لذلك تدمج أحداث تكوين اللب لاحقًا المزيد من هذه العناصر في اللب لأن الأرض أكبر وبالتالي تكون الضغوط ودرجات الحرارة أعلى .
'يؤسس هذا نظامًا طبقيًا مستقرًا يمنع وجود دينامو جيوديناميكي طويل الأمد ومجال مغناطيسي كوكبي. هذه هي فرضيتنا عن كوكب الزهرة. في حالة الأرض ، نعتقد أن تأثير تشكل القمر كان عنيفًا بما يكفي لخلط جوهر الأرض ميكانيكيًا والسماح لدينامو جيوديناميكي طويل الأمد بتوليد مجال مغناطيسي كوكبي اليوم '.
للإضافة إلى حالة الارتباك هذه ، تم إجراء دراسات مغنطيسية قديمة تشير إلى أن المجال المغناطيسي للأرض موجود منذ 4.2 مليار سنة على الأقل (حوالي 340 مليون سنة بعد تشكله). على هذا النحو ، فإن السؤال الذي يطرح نفسه بشكل طبيعي هو ما يمكن أن يفسر الحالة الحالية للحمل الحراري وكيف حدثت. من أجل دراستهم ، فكر جاكوبسون وفريقه في إمكانية حدوث تأثير هائل في تفسير ذلك. كما أشار جاكوبسون:
'تمزج التأثيرات النشطة ميكانيكيًا اللب وبالتالي يمكن أن تدمر الطبقات المستقرة. يمنع التقسيم الطبقي المستقر الحمل الحراري الذي يثبط الجيودينامو. إزالة الطبقات يسمح للدينامو بالعمل '.
في الأساس ، كانت طاقة هذا التأثير ستهتز اللب ، مما يخلق منطقة واحدة متجانسة يمكن أن تعمل فيها جيودينامو طويلة الأمد. بالنظر إلى عمر المجال المغناطيسي للأرض ، فإن هذا يتوافق مع نظرية تأثير ثيا ، حيث يُعتقد أن جسمًا بحجم المريخ قد اصطدم بالأرض منذ 4.51 مليار سنة وأدى إلى تكوين نظام الأرض والقمر .
كان من الممكن أن يتسبب هذا التأثير في انتقال قلب الأرض من كونها طبقية إلى متجانسة ، وعلى مدار الـ 300 مليون سنة القادمة ، كان من الممكن أن تؤدي ظروف الضغط ودرجة الحرارة إلى التمييز بين اللب الداخلي الصلب واللب الخارجي السائل. بفضل الدوران في اللب الخارجي ، كانت النتيجة تأثير دينامو يحمي غلافنا الجوي أثناء تشكله.
مفهوم الفنان عن الاصطدام بين بروتو إيرث وثيا ، يعتقد أنه حدث قبل 4.5 مليار سنة. الائتمان: ناسا
تم تقديم بذور هذه النظرية العام الماضي في المؤتمر السابع والأربعون لعلوم القمر والكواكب في وودلاندز ، تكساس. خلال عرض بعنوان ' الخلط الديناميكي للنوى الكوكبية بالتأثيرات العملاقة '، الدكتور ميكي ناكاجيما من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا - أحد المؤلفين المشاركين في هذه الدراسة الأخيرة - وديفيد جيه ستيفنسون من معهد كارنيجي بواشنطن. في ذلك الوقت ، أشاروا إلى أن التقسيم الطبقي لنواة الأرض ربما تمت إعادة ضبطه بنفس التأثير الذي شكل القمر.
كانت دراسة ناكاجيما وستيفنسون هي التي أوضحت كيف أن التأثيرات الأكثر عنفًا يمكن أن تحرك قلب الكواكب في وقت متأخر من تراكمها. بناءً على ذلك ، طبق جاكوبسون والمؤلفون المشاركون الآخرون نماذج لكيفية تراكم الأرض والزهرة من قرص من المواد الصلبة والغاز حول الشمس البدائية. قاموا أيضًا بتطبيق حسابات حول كيفية نمو الأرض والزهرة ، بناءً على كيمياء الوشاح والجوهر لكل كوكب خلال كل حدث تراكم.
لا يمكن التقليل من أهمية هذه الدراسة ، من حيث علاقتها بتطور الأرض وظهور الحياة. إذا كان الغلاف المغناطيسي للأرض ناتجًا عن تأثير طاقة متأخر ، فيمكن أن تكون هذه التأثيرات هي الفرق بين كون كوكبنا صالحًا للسكن أو أن يكون إما باردًا جدًا وجافًا (مثل المريخ) أو شديد الحرارة والجحيم (مثل كوكب الزهرة). كما خلص جاكوبسون:
'الحقول المغناطيسية الكواكب تحمي الكواكب والحياة على الكوكب من الإشعاع الكوني الضار. إذا كان التأثير المتأخر والعنيف والعملاق ضروريًا لمجال مغناطيسي كوكبي ، فقد يكون هذا التأثير ضروريًا للحياة '.
بالنظر إلى ما هو أبعد من نظامنا الشمسي ، فإن هذه الورقة لها أيضًا آثار في دراسة الكواكب خارج المجموعة الشمسية. هنا أيضًا ، قد يرجع الاختلاف بين كون الكوكب صالحًا للسكنى أم لا إلى التأثيرات عالية الطاقة باعتبارها جزءًا من التاريخ المبكر للنظام. في المستقبل ، عند دراسة الكواكب خارج المجموعة الشمسية والبحث عن علامات على صلاحيتها للسكن ، قد يضطر العلماء إلى طرح سؤال واحد بسيط: 'هل تضررت بشدة بما فيه الكفاية؟'
قراءة متعمقة: علوم الأرض ورسائل الكواكب