علماء في دراسة حديثة: الشمس ربما تكون محاطة بحلقات عملاقة من الغبار!
"تشبه حلقات زحل"
ادعت دراسة نُشرت نتائجها في مجلة Nature Astronomy، أنه قبل وقت طويل من تشكل الكواكب في النظام الشمسي، كان للشمس حلقات مشابهة لتلك الموجودة حول زحل، وربما تكون قد أوقفت نمو كوكب الأرض.
وجاء في تقريرٍ لموقع “ديلي ميل” البريطاني، أن هذه الحلقات شوهدت حول عدد من النجوم الشابة البعيدة الشبيهة بالشمس. وفقًا لعلماء الفلك من جامعة رايس في هيوستن تكساس.
تتكون تلك الحلقات من مجموعات من الغبار والغاز. ومن المحتمل أنها دارت حول الشمس الفتية ولعبت دورًا في تكوين الأرض. مما قد يمنعها من النمو إلى نوع من العالم يُعرف باسم “الأرض الفائقة” التي تم العثور عليها في 30% من أنظمة النجوم.
قال المؤلف أندريه إيزيدورو: “في النظام الشمسي، حدث شيء يمنع الأرض من النمو لتصبح نوعًا أكبر بكثير من الكواكب الأرضية”.
واستخدم إيزيدورو وزملاؤه حاسوبًا عملاقًا لمحاكاة تشكل النظام الشمسي مئات المرات. بهدف فهم كيفية ظهوره بشكل أفضل.
وأنتج نموذجهم حلقات. وأعاد إنتاج العديد من سمات النظام الشمسي التي غاب عنها العديد من النماذج السابقة. لكنه تطلب حلقات حول الشمس الفتية.
وشارك في الدراسة فريق من علماء الفلك وعلماء الفيزياء الفلكية وعلماء الكواكب. بالاعتماد على أحدث الأبحاث حول أنظمة النجوم .
اقرأ أيضاً: 5 أخبار علمية لا تصدق غيرت عام 2021
كما يفترض النموذج الذي قاموا بإنشائه أن النظام الشمسي المبكر كان به ثلاثة نطاقات ضغط مرتفع داخل القرص.
شوهدت مضخات الضغط هذه في الأقراص النجمية الحلقية حول النجوم البعيدة.
وجدوا أن مطبات وحلقات الضغط يمكن أن تفسر بنية النظام الشمسي التي نراها اليوم. بما في ذلك عدم وجود عوالم “الأرض الفائقة”.
وتساءل ايزيدورو: “إذا كانت الكواكب الأرضية الفائقة شائعة جدًا. فلماذا لا يوجد لدينا واحد في النظام الشمسي؟”.
الغاز والغبار في أقراص الكواكب الأولية أصبحت تدريجياً أقل كثافة
واقترح الباحثون أن مطبات الضغط أنتجت خزانات منفصلة من مادة القرص في النظام الشمسي الداخلي والخارجي. ونظمت كمية المواد المتاحة لتنمية الكواكب في النظام الشمسي الداخلي.
توقع العلماء على مدى العقود القليلة الماضية أن الغاز والغبار في أقراص الكواكب الأولية أصبحت تدريجياً أقل كثافة. وانخفضت بسلاسة كدالة على المسافة من النجم.
ومع ذلك، تُظهر عمليات المحاكاة الحاسوبية السابقة أنه من غير المرجح أن تتشكل الكواكب في ظل هذه السيناريوهات.
وقالت عالمة الفلك والمؤلفة المشاركة في الدراسة أندريا إيزيلا: “في القرص الأملس. يجب سحب جميع الجسيمات الصلبة (حبيبات الغبار أو الصخور) إلى الداخل بسرعة كبيرة وفقدانها في النجم”.
وذكرت: “يحتاج المرء إلى شيء ما لمنعهم من أجل منحهم الوقت للنمو إلى كواكب.”
ونظرًا لأن الجسيمات تتحرك أسرع من الغاز من حولها، فإنها “تشعر برياح معاكسة وتنجرف بسرعة كبيرة نحو النجم” ، وفقًا لإيزيدورو.
عند نقاط تضخم الضغط داخل القرص، يزداد ضغط الغاز، وتتحرك الجزيئات بشكل أسرع وتتوقف الجزيئات الصلبة عن الشعور بالرياح المعاكسة.
وقال: “هذا ما يسمح لجزيئات الغبار بالتراكم عند مطبات الضغط”.
“مصفوفة أتاكاما”
من جانبها، قالت إيزيلا إن علماء الفلك لاحظوا مطبات الضغط وحلقات قرص الكواكب الأولية باستخدام مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية / الفرعية (ALMA).
وهذا هو تلسكوب لاسلكي هائل مكون من 66 طبقًا تم نشره عبر الإنترنت في تشيلي عام 2013.
قالت إيزيلا: “إن ALMA قادرة على التقاط صور حادة جدًا لأنظمة الكواكب الفتية التي لا تزال تتشكل. وقد اكتشفنا أن الكثير من أقراص الكواكب الأولية في هذه الأنظمة تتميز بحلقات”.
كما ان تأثير نتوء الضغط هو أنه يجمع جزيئات الغبار، ولهذا نرى الحلقات.
تلك الحلقات عبارة عن مناطق بها جزيئات غبار أكثر من الفجوات بين الحلقات.
هذا النموذج الجديد، الذي ابتكره إيزيدورو وزملاؤه، يعمل على افتراض أن مطبات الضغط تشكلت في بدايات النظام الشمسي في ثلاثة أماكن.
ووجدوا أن هذه هي الأماكن التي تطلق فيها الجسيمات المتساقطة باتجاه الشمس كميات كبيرة من الغاز المتبخر.
قال عالم الكيمياء الجيولوجية والمؤلف المشارك في الدراسة راجديب داسجوبتا، أستاذ موريس إيوينج لعلوم أنظمة الأرض في رايس: “إنها مجرد دالة على المسافة من النجم. لأن درجة الحرارة ترتفع كلما اقتربت من النجم”.
وأضاف: “النقطة التي تكون فيها درجة الحرارة عالية بما يكفي لتبخير الجليد، على سبيل المثال. هي خط تسامي نسميه خط الثلج.”
في عمليات المحاكاة، أنتجت مطبات الضغط عند خطوط التسامي للسيليكات والماء وأول أكسيد الكربون ثلاث حلقات مميزة.
المكون الأساسي للرمل والزجاج، وهو ثاني أكسيد السيليكون، أصبح بخارًا عند خط السيليكات.
وأنتج هذا أقرب حلقة للشمس حيث تشكل عطارد والزهرة والأرض والمريخ.
ووجدوا أن الحلقة الوسطى عند خط الثلج وأبعد خط عند خط أول أكسيد الكربون.
أقراص الكواكب الأولية تبرد مع تقدم العمر
يقترح النموذج أن أقراص الكواكب الأولية تبرد مع تقدم العمر. لذلك كانت خطوط التسامي قد انتقلت نحو الشمس.
كما أظهرت الدراسة أن هذه العملية يمكن أن تسمح للغبار بالتراكم في أجسام بحجم الكويكب تسمى الكواكب الصغيرة.
بمرور الوقت، من خلال قوة الجاذبية والاصطدام، يمكن لهذه الصخور الصغيرة أن تتجمع معًا لتشكل كواكب.
قال إيزيدورو إن الدراسات السابقة عملت على افتراض أن هذه الكواكب الصغيرة يمكن أن تتشكل إذا كان الغبار مركّزًا بدرجة كافية.
ومع ذلك، لم يقدم أي نموذج تفسيرًا نظريًا مقنعًا لكيفية تراكم الغبار. في حين يُظهر هذا النموذج أن المطبات يمكن أن تركز الغبار. ويمكن أن تعمل مطبات الضغط المتحركة كـ “مصانع كوكبية”.
اقرأ أيضاً: أهم 10 أحداث عالمية حصلت في عام 2021 تبعاتها مستمرة معنا في 2022
وقال: “نحن نحاكي تشكل الكواكب بدءًا من حبيبات الغبار ونغطي العديد من المراحل المختلفة. من حبيبات صغيرة بحجم مليمتر إلى الكواكب الصغيرة ثم الكواكب.”
أنتجت عمليات المحاكاة السابقة للنظام الشمسي كوكبًا أكبر بعشر مرات من كتلة الأرض – كوكب الأرض الخارق.
ومع ذلك ، فإن محاكاة رايس تضع المريخ بنسبة 10 في المائة من كتلة الأرض، ولدت في “منطقة منخفضة الكتلة من القرص”.
نموذجهم يحل أيضًا لغزًا قديمًا في كيمياء النظام الشمسي، وفقًا للفريق.
هذا هو الاختلاف في التركيب الكيميائي لأجسام النظام الشمسي الداخلي والخارجي.
لماذا يظهر كلاهما في حزام الكويكبات بعد المريخ؟!
أظهرت محاكاة إيزيدورو أن الحلقة الوسطى يمكن أن تفسر الانقسام الكيميائي عن طريق منع مادة النظام الخارجي من دخول النظام الداخلي.
أنتجت عمليات المحاكاة أيضًا حزام الكويكبات في موقعه الصحيح. وأظهرت أنه تم تغذيته بأجسام من كلا المنطقتين الداخلية والخارجية.
قال داسجوبتا: “أكثر أنواع النيازك شيوعًا التي نحصل عليها من حزام الكويكبات تشبه نظيرًا المريخ”.
ويشرح أندريه لماذا يجب أن يكون للمريخ وهذه النيازك العادية تركيبة مماثلة. وقدم إجابة دقيقة على هذا السؤال.
قال إيزيدورو إن التأخر في ظهور الحلقة الوسطى للشمس في بعض عمليات المحاكاة أدى إلى تكوين كواكب أرضية فائقة. مما يشير إلى أهمية توقيت الضغط.
وأضاف: “بحلول الوقت الذي تشكلت فيه عثرة الضغط في تلك الحالات . غزت كتلة كبيرة بالفعل النظام الداخلي وكانت متاحة لصنع كواكب أرضية فائقة”.
لذا فإن الوقت الذي تشكل فيه هذا الضغط المتوسط قد يكون جانبًا رئيسيًا للنظام الشمسي.
(المصدر: ديلي ميل)
