قبل أن يحتوي نظامنا الشمسي على كواكب ، كان لديه كواكب صغيرة. يعتقد العلماء أن معظم النيازك التي ضربت الأرض هي أجزاء من هذه الكواكب الصغيرة. يعتقد العلماء أيضًا أن هذه الكواكب الصغيرة إما انصهرت تمامًا ، في وقت مبكر جدًا من تاريخها ، أو أنها ظلت مجرد مجموعات من الصخور ، أو 'أكوام الركام'.
لكن يبدو أن عائلة واحدة من النيازك ، التي تم العثور عليها منتشرة في جميع أنحاء العالم ، جاءت من كوكب صغير خالف هذا الاتجاه.
يظهر بحث جديد أن هذه العائلة الواحدة من النيازك تبدو وكأنها من نفس الجسم الأم. وهو يقدم دليلاً على أن جسد الوالدين قد ذاب على حد سواء ، و كومة الأنقاض . بالنسبة للعلماء ، هذا لغز.
الدراسة الجديدة التي تقدم هذه النتائج بعنوان ' دليل النيزك على التمايز الجزئي والتراكم المطول للكواكب الصغيرة . ' المؤلف الرئيسي هو كلارا موريل ، طالبة دراسات عليا في قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب (EAPS) في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. نُشرت الدراسة في مجلة Science Advances.
يفترض نظامنا لتصنيف النيازك أن أي جسم أصل وحيد لا يمكن أن يكون مصدرًا لكل من النيازك الذائبة (الغضروفية) وغير المنصهرة (الأكوندريتية). ينبع ذلك من فهمنا لكيفية تشكل الكواكب الصغيرة. تظهر النماذج أنها تتشكل بشكل فوري تقريبًا ، مما يمنعها من الذوبان وعدم الذوبان. لطالما ساد الافتراض بأن الكواكب الصغيرة يمكن تمييزها ، مع كل من المناطق الذائبة وغير المذابة ، ولكن كان من الصعب العثور على أدلة.
نوعان من النيازك: على اليسار يوجد نيزك NWA 869 ، كوندريت. على اليمين يوجد نيزك كمبرلاند فولز ، achondrite. مظاهرهم مختلفة كثيرا. حقوق الصورة: اليسار: بقلم إتش. راب (المستخدم: فيستا) - العمل الخاص ، CC BY-SA 3.0 ، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟curid=226918. حقوق الصورة: اليمين: بقلم كلير هـ. - نُشر في الأصل على موقع Flickr باسم Stone Achondrite (Aubrite) Meteor ، CC BY-SA 2.0 ، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟curid=10389394
'هذا مثال واحد على كوكب الأرض الذي لا بد أنه يحتوي على طبقات ذائبة وغير منصهرة. إنه يشجع البحث عن المزيد من الأدلة على الهياكل الكوكبية المركبة. '
كلارا موريل ، المؤلف الرئيسي ، قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (EAPS)
لكن هذه الدراسة قد تكون وجدت ذلك. يشير إلى أنه ربما كان هناك تنوع في الكواكب الصغيرة أكثر مما نعتقد. وفقًا لفريق الباحثين ، يجب أن يكون الجسم الأم لمجموعة نادرة من النيازك الموجودة على الأرض متمايزًا ، مع كل من الطبقات المنصهرة وغير المنصهرة. كما أن لديها نواة معدنية سائلة. وقد أنتج هذا اللب مجالًا مغناطيسيًا قويًا.
'هذا مثال واحد على كوكب الأرض الذي لا بد أنه يحتوي على طبقات ذائبة وغير منصهرة. يقول المؤلف الرئيسي موريل في أ خبر صحفى . 'إن فهم الطيف الكامل للهياكل ، من غير منصهر إلى كامل الذوبان ، هو المفتاح لفك رموز كيفية تشكل الكواكب الصغيرة في النظام الشمسي المبكر.'
يُظهر هذا الجسم الأم أيضًا أن فهمنا للكواكب الصغيرة وتكوينها ليس شاملاً. تشير بعض المقترحات الحديثة إلى أن الكواكب الصغيرة ربما استغرقت ما يزيد عن مليون سنة لتتشكل ، وهذه النتائج تدعم ذلك. في ذلك الإطار الزمني ، وفقًا للمؤلفين ، 'يمكن أن يؤدي ذلك إلى هياكل داخلية متباينة جزئيًا ، مع وجود أجسام فردية تحتوي على نوى حديدية ، وأغلفة سيليكات أكوندريتية ، وقشور غضروفية.'
كان المفتاح هو العثور على النيازك التي هي دليل على تلك العملية ، وهو ما فعله المؤلفون. انهم يسمى سوف IIE الذهاب .
يوضح هذا الرقم من الدراسة كيف تحتوي نيازك IIE على أدلة لجميع الطبقات المتوقعة لجسم متمايز جزئيًا. نيازك Colomera و Miles و Watson و Techado و Mont Dieu كلها نيازك حديدية IIE. للحصول على شرح أكثر تفصيلا ، انظر الدراسة. حقوق الصورة: Maurel et al ، 2020.
تبدأ حكاية هذه النيازك الغريبة في الأيام الأولى للنظام الشمسي منذ حوالي 4.5 مليار سنة. في البداية ، كان نظامنا عبارة عن كتلة دوامة من الغاز والغبار. بمرور الوقت ، بالطبع ، خفت درجة حرارتها. وبدأت المادة الصلبة في الاصطدام والاندماج ، لتصبح الكواكب الصغيرة الأولى. هذه النيازك هي مصدر معظم النيازك التي تضرب الأرض ، وتشير معظم الأدلة إلى أنها أتت من أجسام ذائبة (غضروفية) أو غير ذائبة (أكوندريتية). تشغيل. ربما الأهم من ذلك ، أنهم قد تشكلوا بسرعة ، في أقل من بضعة ملايين من السنين.
إذا تشكلت في وقت مبكر بما فيه الكفاية ، فستحتوي على عناصر مشعة تولد الحرارة لأنها تتحلل إلى عناصر أكثر استقرارًا. في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي ، كان هناك المزيد من العناصر المشعة ، والحرارة من كل هذا الاضمحلال يمكن أن تذيب الكوكب بأكمله. لم تكن الكواكب الصغيرة التي تشكلت لاحقًا تحتوي على مواد إشعاعية أقل ، ولم تكن لتذوب. هذه هي النسخة الرائعة والمرتبة من الأشياء التي خدمتنا جيدًا ، حتى الآن.
لم يعثر العلماء على الكثير من الأدلة على وجود أجسام بين هذين النقيضين ، والتي يسمونها الكواكب المتوسطة. سيكون لهذه المواد الوسيطة مزيج من المواد المذابة وغير المذابة. لكن في هذه الدراسة ، ركز الباحثون على عائلة النيازك الحديدية IIE ، والتي يقول الفريق إنها دليل على وجود نيزك متمايز ذو قلب مغناطيسي.
نيزك Mont Dieu ، الموجود في غابة Ardennes ، فرنسا ، هو أحد النيازك الحديدية IIE. حقوق الصورة: Meteorites.tv
قال المؤلف المشارك بنيامين فايس Benjamin Weiss ، الأستاذ في EAPS: 'إن مكاوي IIE هي أحجار نيزكية غريبة الشكل'. 'إنها تظهر دليلاً على كونها من أجسام بدائية لم تذوب أبدًا ، وكذلك دليل على أنها جاءت من جسم ذاب بالكامل أو على الأقل بشكل جوهري. لم نعرف أين نضعها ، وهذا ما جعلنا نركز عليها '.
من المحتمل أن يكون الكواكب الأم لهذه الكرات الفردية متمايزة مثل الأرض ، مع قشرة صلبة وغطاء سائل. لكن فريق الباحثين تساءل أيضًا عما إذا كان يحتوي على نواة معدنية ، مثل الأرض أيضًا.
'هل ذاب هذا الجسم بدرجة كافية لدرجة أن المادة غرقت في المركز وشكلت نواة معدنية مثل نواة الأرض؟' يقول موريل. 'كانت تلك هي القطعة المفقودة في قصة هذه النيازك.'
لكن اللب الحديدي المنصهر للأرض ينتج مجالًا مغناطيسيًا قويًا. إذا كان للكرة الدائرية نواة معدنية ، ألن تولد حقلاً أيضًا؟ ألن يكون هناك دليل على ذلك داخل النيازك؟ عندما تتصلب بعض المواد المنصهرة في وجود مجال مغناطيسي ، فإنها تتماشى مع المجال مثل إبرة البوصلة. تحتفظ بعض المعادن بهذا الدليل لمليارات السنين.
لمعرفة ذلك ، وجد الفريق عينات من نيازك الحديد IIE واختبرها في مختبر لورانس بيركلي الوطني. استخدموا مصدر الضوء المتقدم (ALS) الخاص بالمختبر ، والذي ينتج أشعة سينية تتفاعل مع الحبوب المعدنية. كانوا يبحثون عن معدن مصنوع من الحديد والنيكل يتفاعل بطريقة معينة مع الأشعة السينية. يمكن أن يكشف هذا التفاعل ، على مقياس النانومتر ، عن الاتجاه المغناطيسي للمعادن.
وجد الفريق ما يشتبهون فيه: تمت محاذاة الإلكترونات في بعض الحبيبات المعدنية مغناطيسيًا. هذا دليل على أنهم بردوا في مجال مغناطيسي. وجد الباحثون أيضًا أن المجال المغناطيسي للكرة الأرضية قد يكون بنفس قوة المجال المغناطيسي للأرض. بعد مزيد من التحليل ، خلص الباحثون إلى أن المجال المغناطيسي له نفس مصدر الأرض: قلب معدني سائل. كانوا أيضًا قادرين على حساب حجم هذا اللب المعدني. وفقًا للفريق ، من المحتمل أن النواة كانت بعرض عدة عشرات من الكيلومترات.
الكويكب ريوجو ، كما صورته المركبة الفضائية هايابوسا 2. Ryugu هو كويكب من كومة الأنقاض ، وعلى هذا النحو ليس له نواة منصهرة ، وليس متمايزًا. إنها شائعة ، وحوالي نصف حجم الكويكب عبارة عن مساحة فارغة. تحدد النقطة الحمراء موقع أخذ العينات في Hayabusa 2. حقوق الصورة: JAXA / Hayabusa2
هذه الكواكب النقطية المعقدة والمختلطة ، مع كل من المكونات المنصهرة والصلبة ، كانت ستستغرق وقتًا أطول لتتشكل. عدة ملايين من السنين ، حسب المؤلف الرئيسي موريل. وهذا أطول بكثير مما تظهره النماذج الحالية.
كان لدى فريق الباحثين سؤال آخر: من أين جاءت هذه النيازك في الجسم الأم؟
لا يمكن أن تكون من اللب المعدني السائل الذي ولد المجال المغناطيسي. هذا لأن النيازك ، من الواضح ، قد تجمدت في وجود مجال مغناطيسي ، وينتج اللب المجال فقط أثناء وجوده في حالة سائلة. يجب أن تكون النيازك قد أتت من مكان ما خارج اللب ، حيث تجمدت الصخور في وجود المجال المغناطيسي لللب السائل.
بعد المزيد من العمل ، بما في ذلك تشغيل محاكاة عالية السرعة لسيناريوهات تشكيل مختلفة للنيازك ، كان لديهم إجابة محتملة. أظهرت عمليات المحاكاة التي أجروها أنه إذا اصطدم جسم أصلي ذو قلب منصهر بجسم آخر ، فمن الممكن أن يتم إخراج المادة من اللب. يمكن أن تنتهي هذه المادة بالقرب من السطح ، حيث جاءت النيازك.
يُظهر هذا الرسم البياني من الدراسة نتائج من أحد سيناريوهات التأثير. يُظهر مخططًا مستويًا متمايزًا بنصف قطر يبلغ 170 كم ، بما في ذلك قلب حديدي نصف قطره 60 كم وطبقة خارجية نصف قطرها 110 كم. على النصف الأيسر من كل لوحة توجد المواد المكونة للجسم ، وعلى النصف الأيمن من كل لوحة توجد درجة الحرارة. في نهاية المادة ، يتم وضع كميات صغيرة من اللب في النصف العلوي من الطبقة الخارجية. حقوق الصورة: Maurel et al ، 2020.
'عندما يبرد الجسم ، فإن النيازك في هذه الجيوب ستطبع هذا المجال المغناطيسي في معادنها. يقول موريل: 'في مرحلة ما ، سوف يتحلل المجال المغناطيسي ، لكن البصمة ستبقى'. 'لاحقًا ، سيخضع هذا الجسم للعديد من الاصطدامات الأخرى حتى التصادمات النهائية التي ستضع هذه النيازك على مسار الأرض.'
يا له من تاريخ طويل وعذاب لقطعة من الصخر.
السؤال الأخير في كل هذا هو: ما مدى شيوع هذه الكواكب الصغيرة المتباينة؟ هل كان هذا شاذًا ، أم أن هناك الكثير منهم؟
هذه الإجابة بعيدة المنال في الوقت الحالي. ولكن مهما كانت الإجابة ، فسنجدها على الأرجح في حزام الكويكبات ، موطن جحافل من الأجسام الصخرية البدائية.
يقول فايس: 'تبدو معظم الجثث في حزام الكويكبات غير ذائبة على سطحها'. 'إذا تمكنا في النهاية من رؤية الكويكبات داخلها ، فقد نختبر هذه الفكرة. ربما تكون بعض الكويكبات ذائبة في الداخل ، وتكون أجسام مثل هذه الكوكبية الدائرية شائعة في الواقع '.
