وفقًا للفرضية السديمية ، يُعتقد أن النظام الشمسي قد تشكل خلال عملية التراكم. بدأ هذا بشكل أساسي عندما شهدت سحابة ضخمة من الغبار والغاز (المعروف أيضًا باسم السديم الشمسي) انهيارًا جاذبيًا في مركزه ، مما أدى إلى ولادة الشمس. ثم تشكل الغبار والغاز المتبقيان في قرص كوكبي أولي حول الشمس ، والذي تلاشى تدريجياً لتشكيل الكواكب.
ومع ذلك ، بقي الكثير حول عملية كيفية تطور الكواكب لتصبح متميزة في تركيباتها لغزا. لحسن الحظ ، تناولت دراسة جديدة أجراها فريق من الباحثين من جامعة بريستول الموضوع بمنظور جديد. من خلال فحص مجموعة من عينات الأرض والنيازك ، ألقوا ضوءًا جديدًا على كيفية تشكل وتطور الكواكب مثل الأرض والمريخ.
ظهرت الدراسة التي حملت عنوان "دليل نظائر المغنيسيوم على أن فقدان البخار التراكمي يشكل تركيبات كوكبية" مؤخرًا في المجلة العلمية. طبيعة. وقارن الفريق ، بقيادة ريمكو سي هين ، وهو باحث بارز في كلية علوم الأرض بجامعة بريستول ، عينات من الصخور من الأرض والمريخ والكويكب فيستا لمقارنة مستويات نظائر المغنيسيوم داخلها.
حاولت دراستهم الإجابة على ما كان سؤالًا عالقًا في المجتمع العلمي - أي هل شكلت الكواكب كما هي اليوم ، أم اكتسبت تركيباتها المميزة بمرور الوقت؟ كما أوضح الدكتور رمكو هين في بيان صحفي لجامعة بريستول:
لقد قدمنا أدلة على أن مثل هذا التسلسل من الأحداث حدث في تكوين الأرض والمريخ ، باستخدام قياسات عالية الدقة لتكوين نظائر المغنيسيوم الخاصة بهم. تتغير نسب نظائر المغنيسيوم نتيجة لفقدان بخار السيليكات ، والذي يحتوي بشكل تفضيلي على النظائر الأخف. بهذه الطريقة ، قدرنا أن أكثر من 40 في المائة من كتلة الأرض فقدت أثناء بنائها. وظيفة بناء رعاة البقر هذه ، كما وصفها أحد مؤلفي المشاركين ، كانت مسؤولة أيضًا عن إنشاء تركيبة الأرض الفريدة.”
لتكسيره ، يتكون التراكم من كتل من المواد تتصادم مع الكتل المجاورة لتشكيل أجسام أكبر. هذه العملية فوضوية للغاية ، وغالبًا ما يتم فقدان المواد وتراكمها بسبب الحرارة الشديدة الناتجة عن هذه التصادمات عالية السرعة. يعتقد أيضًا أن هذه الحرارة قد خلقت محيطات من الصهارة على الكواكب أثناء تشكلها ، ناهيك عن الأجواء المؤقتة للصخور المتبخرة.
حتى تصبح الكواكب بنفس حجم المريخ ، كانت قوة جاذبيتها الجاذبية أضعف من أن تتمسك بهذه الأجواء. ومع حدوث المزيد من التصادمات ، سيكون لتكوين هذه الأجواء والكواكب نفسها تغييرات كبيرة. كيف حصل الكواكب الأرضية بالضبط - عطارد ، الزهرة ، الأرض والمريخ - على تراكيبهم الحالية ، الفقيرة المتطايرة بمرور الوقت هو ما يأمل العلماء معالجته.
على سبيل المثال ، يعتقد البعض أن تركيبات الكواكب الحالية هي نتيجة لمجموعات معينة من الغاز والغبار خلال الفترات المبكرة من تكوين الكوكب - حيث تكون الكواكب الأرضية غنية بالسيليكات / المعادن ، ولكنها فقيرة متقلبة ، بسبب العناصر الأكثر وفرة من الشمس. اقترح آخرون أن تكوينهم الحالي هو نتيجة لنموهم العنيف وتصادمهم مع الهيئات الأخرى.
ولإلقاء الضوء على ذلك ، حلل الدكتور هين ورفاقه عينات من الأرض ، إلى جانب نيازك من المريخ والكويكب فيستا باستخدام نهج تحليلي جديد. هذه التقنية قادرة على الحصول على قياسات أكثر دقة لحصص نظائر المغنيسيوم من أي طريقة سابقة. أظهرت هذه الطريقة أيضًا أن جميع الأجسام المتمايزة - مثل الأرض والمريخ وفيستا - تحتوي على تركيبات مغنيسيوم أثقل نظائرًا من النيازك الغضروفية.
من هذا ، تمكنوا من استخلاص ثلاثة استنتاجات. أولاً ، وجدوا أن للأرض والمريخ وفيستا حصص نظائر مغنيسيوم مميزة لا يمكن تفسيرها من خلال التكثيف من السديم الشمسي. ثانيًا ، لاحظوا أن دراسة نظائر المغنيسيوم الثقيلة كشفت أنه في جميع الحالات ، فقدت الكواكب حوالي 40 ٪ من كتلتها خلال فترة تكوينها ، بعد نوبات متكررة من التبخر.
أخيرًا ، قرروا أن عملية التراكم تؤدي إلى تغييرات كيميائية أخرى تولد الخصائص الكيميائية الفريدة للأرض. باختصار ، أظهرت دراستهم أن الأرض والمريخ وفيستا جميعهم يعانون من خسائر كبيرة في المواد بعد التكوين ، مما يعني أن تركيباتهم الغريبة كانت على الأرجح نتيجة الاصطدامات بمرور الوقت. وأضاف الدكتور هين:
"عملنا يغير وجهات نظرنا حول كيفية تحقيق الكواكب لخصائصها الفيزيائية والكيميائية. في حين كان من المعروف سابقًا أن بناء الكواكب عملية عنيفة وأن تركيبات الكواكب مثل الأرض متميزة ، لم يكن من الواضح أن هذه الميزات مرتبطة. نظهر الآن أن فقدان البخار أثناء التصادمات عالية الطاقة من تراكم الكواكب له تأثير عميق على تكوين الكوكب ".
أشارت دراستهم أيضًا إلى أن عملية التكوين العنيفة هذه يمكن أن تكون مميزة للكواكب بشكل عام. هذه النتائج ليست مهمة فقط عندما يتعلق الأمر بتكوين النظام الشمسي ، ولكن أيضًا الكواكب خارج الطاقة الشمسية أيضًا. عندما يحين الوقت لاستكشاف أنظمة النجوم البعيدة ، ستخبرنا التراكيب المميزة لكواكبها كثيرًا عن الظروف التي تشكلت فيها وكيف أصبحت.
