زمین “ابتدایی” در چشم بهم زدنی رشد کرد

MacTavish · 9/3/20

اگر فرض کنیم منظومه‌شمسی در ۲۴ ساعت شکل گرفته باشد، آنگاه زمین تنها در طی ۱.۵ دقیقه شکل گرفته است. بر اساس پژوهشی جدید غبار بر جامانده از شهاب سنگ‌هایی که با زمین برخورد کردند نشان می‌دهد پیش زمین، بسیار سریع‌تر از آنچه فکر می‌کردیم رشد کرده است.

بررسی این غبارها نشان می‌دهد “پیش زمین” در عرض ۵ میلیون سال رشد کرده است که در مقیاس کیهانی، به شدت سریع محسوب می‌شود. به بیانی دیگر اگر عمر ۴.۶ میلیارد سالۀ منظومه‌شمسی را ۲۴ ساعت در نظر بگیریم، زمین در عرض تنها ۱ دقیقه و ۳۰ ثانیه شکل گرفته است.

یافته‌های جدید فرضیه قبلی ما را در هم می‌شکند؛ بر اساس آن فرض، پیش زمین زمانی شکل گرفت که اجرام آسمانی بزرگتر به یکدیگر برخورد کردند و این فرایند نیازمند میلیون‌ها میلیون سال زمان است که در بازۀ ۲۴ ساعتهی فرضی ما، ۵ تا ۱۵ دقیقه به حساب می آید.

از سویی، این فرض جدید اذعان دارد سیاره‌ها از برافزایش غبار کیهانی به وجود آمده‌اند. در این فرایند، غبار به کمک گرانش، ذرات بیشتر و بیشتری را به خود جذب می‌کند. سرپرست تحقیقات، مارتین شیلر در بیانیه‌ای گفت: « ما باید از غبار شروع کنیم.» شیلر دانشیار شیمی زمین شناسی مرکز شکل‌گیری سیاره و ستاره در موسسه گلوب دانشگاه کوپنهاگن دانمارک است. در فرایند برافزایش، ذرات میلیمتری به یکدیگر متصل می‌شوند و بر جرم در حال رشد می بارند و یک سیاره تشکیل می‌دهند.»

شیلر و همکارانش با مطالعۀ ایزوتوپ‌های آهن (نسخه‌های دیگر این عنصر) موجود در غبار شهاب سنگها به یافته‌های بالا دست پیدا کردند. پس از مطالعۀ ایزوتوپ‌های آهن در شهاب سنگ‌های مختلف متوجه شدند تنها یک نوع از این شهاب سنگ‌ها، مشخصات ایزوتوپی مشابهی با عنصر آهن در زمین داشت: کاندریت‌های CI که حروف آن به ترتیب به معنای کربن‌دار و محلی در تانزانیا به نام ایوُنا است که تعدادی شهاب‌سنگ از این نوع در آنجا یافته شده است.

در خلال ۵ میلیون سال زمان، سیاره‌های منظومه شمسی شکل گرفتند. بر اساس این پژوهش جدید، هستۀ آهنی “پیش زمین” نیز در همین بازۀ زمانی شکل گرفته است و آهن ِ برافزایش یافته در گوشته را به خود جذب کرده است. در نهایت این پیش سیاره به زمین امروزی تبدیل شده است.

پیامی از مریخ

بررسی شهاب سنگ‌های مریخی نشان می دهد در آغاز، ترکیبات ایزوتوپ‌های آهن مواد سازندۀ زمین، در طول ِ زمان تغییر یافته‌اند؛ به گفتۀ دانشمندان شاید گرمای خورشید در حال رشد علت این تغییر بوده است. پس از گذشت چند صد هزار سال، دمای منطقه‌ای که زمین در حال شکل‌گرفتن در آنجا بود پایین آمد و باعث شد غبارهای کربن‌دار ایونا که از تابش گرما در امان بوده و از راه درازی آمده بودند، به قرص برافزایش “پیش زمین” ملحق شوند.

“شیلر” اذعان دارد با توجه به اینکه آهن موجود در این غباری که از راه دور آمده در گوشتۀ زمین یافت می‌شود، منطقی است که “قسمت اعظم آهن موجود به هسته انتقال یابد. به همین دلیل احتمال می‌رود شکل‌گیری هسته در همان دوران آغازین رخ داده باشد.”

به عقیدۀ شیلر، ایده قبلی (زمین با برخورد تصادفی اجرام آسمانی بزرگتر به یکدیگر به وجود آمده است) با مشاهدات انجام شده صدق نمی‌کند. او اضافه کرد: «اگر شکل‌گیری زمین فرایندی تصادفی بود که در آن فقط اجرام به یکدیگر برخورد می‌کردند، هیچوقت نمی‌شد ترکیبات آهن یک شهاب‌سنگ را با نمونه‌های زمینی مقایسه کرد. زیرا ترکیبی از همه چیز در مقایسۀ مورد نظر یافت می‌شد.»

محققان اظهار داشتند این یافته‌های تازه را می‌توان در مورد سیاره‌های دیگر منظومه شمسی به کار برد. در اصل یعنی ممکن است دیگر سیاره‌ها بسیار سریعتر از چیزی که تصور می‌شد شکل گرفته باشند. در واقع، به گفته پژوهشگر دیگر این تحقیقات، مارتین بیزارو، بر اساس شواهد موجود به احتمال بالا همین موضوع صادق است.

بیزارو در بیانیه‌ای گفت: «حال ما می‌دانیم شکل‌گیری در همه جا اتفاق می‌افتد. وقتی ما ساز و کار آن را در منظومه شمسی متوجه شویم، شاید بتوانیم به نتایج مهمی در مورد شکل‌گیری سیاره‌ها در منظومه‌های دیگر دست یابیم.» شاید این فرایند بتواند زمان و چگونگی برافزایش آب را نیز توضیح دهد. بیزارو در این باره می‌گوید: «اگر این فرضیه درست باشد، به احتمال زیاد آب محصول جانبی تشکیل سیاره‌ای مثل زمین باشد. شکل‌گیری اجزای سازندۀ حیات می‌تواند جایی دیگر در کیهان نیز به وقوع پیوسته باشد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Science Advances منتشر شده است.