نیوزتل: منظومه شمسی اولیه یک مکان خشن و پر هرج و مرج بوده که زباله های فضایی آن به سیارات در حال رشد برخورد می کردند. گاهی اوقات این مواد(زباله های فضایی) با سیاره تازه متولد شده برخورد می کردند و آنرا از بین می بردند. حالا، تحقیقات جدید در مورد این برخوردها به روشن ساختن سوژه چگونگی به وجود آمدن سیارات در سیستم اولیه خورشیدی کمک کرده است.
به گزارش نیوزتل به نقل از ایسنا و به نقل از اسپیس، مدل های سیاره ای بسیار پیچیده هستند و این مساله نیز دانشمندان را ملزم می سازد تا آنچه را که در یک سیاره رو به رشد در مقاطع زمانی مختلف(چند روز تا میلیون ها سال) در آن اتفاق می افتد را بررسی نمایند.
در گذشته، اخترشناسان فرض می کردند همه مواد چه مواد ضربه زننده و چه جرمی که مورد ضربه یا برخورد قرار می گرفت در یک جرم واحد ادغام شده اند که این یک برداشت غیر واقع بینانه از این مسئله بود برای اینکه برخی اجرام به احتمال زیاد به فضا برتاب شده و گم می شدند. اما از آنجائیکه کامپیوتر های گذشته قدرت محاسباتی کمتری داشتند، دانشمندان مجبور به ساده سازی می شدند. در دهه گذشته پیشرفت در قدرت محاسباتی به پژوهشگران اجازه داده است تا سناریوهای برخورد واقع بینانه تر را مطالعه کنند اما حالا دانشمندان می توانند “برخوردهای تصادفی و بازگشتی”(hit-and-run collisions) را الگوبرداری کنند و برخورد دو جسم آسمانی هنگام عبور از کنار یکدیگر را بطور جامع بررسی نمایند و دریابند که در اثر برخورد دو سیاره تازه متولد شده بایکدیگر حتی امکان دارد این سیارات نابود نیز شوند.
این “برخوردهای” ناقص یا آشفته نه تنها بر چگونگی رشد سیارات بزرگ بلکه بر توضیح ساختارمدار آنها به پژوهشگران نیز کمک می نماید. “مت کلمنت”(Matt Clement) نویسنده این مطالعه از “دانشگاه اوکلاهما” (University of Oklahoma) اظهار داشت: بررسی تأثیرات ناشی از ضربه و اختلالات گرانشی در مدلها منجر به درک بهتری از مدارهای سیاره زمین و زهره می شود.
رقص سیارات غول پیکر(dance of the giant planets) مانند سیاره مشتری، زحل، اورانوس و نپتون بعد از تولد منظومه شمسی یک رمز و راز باقی مانده است. در گذشته، اخترشناسان تصور می کردند که سیارات همه تقریباً در جایی که امروز در مدار خود قرار می گیرند، شکل گرفته اند اما نخستین کشفیات سیارات فراخورشیدی موجب تغییر پارادایم شد. برای اینکه دانشمندان فهمیدند که سیارات غالباً بعد از تولدشان مهاجرت می کنند. مشاهدات منظومه شمسی نشان میدهد که همه چیز در اوایل آن چنان آرام نبوده است. شکل کمربند کویپر(ناحیه ای در حاشیه منظومه شمسی) و اندازه غیرمنتظره کوچک مریخ شواهدی را ارائه می دهند که نشان میدهد سیارات بیرونی از گذشته تابحال تغییرات بسیاری کرده اند. برای چندین دهه دانشمندان تلاش نموده اند تا اطلاعاتی را در مورد مکان های آغاز سیارات و چگونگی تعامل آنها با یکدیگر در ایام آغازین کسب کنند. سیارات از دیسک گاز و بقایای باقی مانده بعد از شکل گیری ستاره آنها تشکیل می شوند. نیروهای گرانشی اجرام به هم می رسند تا سیارات را بسازند. هنگامی که یک هسته بزرگ سیاره ای شکل گرفت، می تواند سریع تر از سیارات کوچک تر زمین سان خود، گاز را از دیسک بخورد و به سرعت گسترش یابد.
اما چه اتفاقی می افتد که گاز در اثر تابش ستاره ای منفجر شود؟ مدل “نیس” (Nice model) مدعی اصلی پیشرو در شکل گیری سیاره ای است. در سال ۲۰۰۵، پژوهشگران پیشنهاد کردند که نپتون و اورانوس به خورشید نزدیک تر می شوند و نپتون درونی ترین سیاره و نزدیک ترین سیاره به خورشید در میان این دو سیاره است. این دو توسط نیروی گرانش به یکدیگر گره خورده اند و برخی اوقات این نیرو آنها را به سمت بیرون می کشاند و موجب تغییر مکان آنها می شود. در همین بین، آنها زباله های فضایی یخی کمربند کویپر را به سمت داخل و به سمت سیارات زمین سان کوچکتر نیز پرتاب می کنند.
سیاره زمین سان یا سیاره سنگی یا سیاره زمینی(Terrestrial planet) سیاره ای است که بیش تر از سنگ های سیلیکاتی یا فلزها ساخته شده است. این سیاره ها ساختار صُلب و صخره ای مانند زمین دارند. در سامانه خورشیدی چهار سیاره زمین سان عطارد، زهره، زمین و مریخ وجود دارد که «سیاره های درونی» نامیده می شوند. سیاره های زمین سان دارای سطحی جامد هستند که در مقابل غول های گازی قرار دارند که بخش بیش تر آنها از هیدروژن، هلیوم و آب ساخته شده است که در حالت های فیزیکی گوناگونی قرار دارند.
در ابتدا دانشمندان پیشنهاد دادند که این رقص در حدود ۳.۹ میلیارد سال پیش، تنها ۴۵۰ میلیون سال بعد از اتمام تشکیل سیارات صورت گرفته است. این تاخیر موجب می شود تا مواد پرتاب شده به سمت داخل با آخرین بمباران سنگین (LHB) یا پیشامد قمری همخوانی داشته باشد. اما در سال های اخیر، شواهد نشان میدهد که آخرین بمباران سنگین ممکنست اتفاقی رخ نداده باشد.
آخرین بمباران سنگین(LHB) یا پیشامد قمری دوره ای بود که از حدود ۴ تا ۳٬۸ میلیارد سال پیش به درازا کشید و طی آن برخورد شهاب سنگ ها به بخش درونی منظومه خورشیدی(کره زمین و دیگر سیاره ها و ماه هایشان) بسیار بیشتر از حد رایج آن بود. وجود چنین دوره ای بوسیله بررسی دیرینگی دهانه های برخوردی سطح کره ماه و سنگ هایی که فضاپیماهای آپولو با خود از ماه آورده اند کشف شد. پژوهش ها نشان دادند که شمار فراوانی از این دهانه ها در این دوره تشکیل شده اند.
ایده آخرین بمباران سنگین برای نخستین بار در دوره “آپولو” پدیدار شد، هنگامی که نمونه های جمع آوری شده از نقاط مختلف روی سطح ماه به نظر می رسید که حدود ۳.۹ میلیارد سال قدمت دارند. در یک منظومه شمسی ساده، میزان زباله های حاصل از تشکیل سیاره به آرامی کاهش پیدا می کند برای اینکه به سیارات برخورد می کند یعنی یا با خورشید برخورد می کنند یا به فضای بین ستاره ای منتقل می شود. اما مشاهدات دقیق تر ماه، همراه با تکنیک های بهتر برای تاریخ یابی نمونه ها نشان میدهد که خیلی از نمونه های ماه ممکنست دارای یک منبع واحد باشند. بااینکه فضانوردان نمونه هایی از مناطق مختلفی را در سطح ماه همچون دریای رگبارها(Mare Imbrium)و دریای آرامی(Mare Serenitatis)جمع آوری کردند، اما حالا بنظر می رسد که یک ضربه بزرگ ممکنست قطعه های رگبارها را در سطح ماه منفجر و قطعات را در سطح ماه پرتاب کند.
دریای رگبارها یکی از دریاوارهای کره ماه است. دریای رگبارها در اثر روان شدن گدازه ها به درون یک گودال برخوردی پدید آمده است. این گودال، خود در اثر برخورد یک جرم بسیار عظیم به سطح ماه در گذشته های دور پدید آمده است. دریاوارهای ماه سطح هموارتری نسبت به دیگر آبگیروارهای ماه دارند برای اینکه گدازه وارد شده به آنها خیلی از ناهمواری ها را پوشانده است. ولی سطح دریای رگبارها به همواری اولیه خود نیست برای اینکه رخدادهای بعدی ناهمواری هایی در آن به وجود آورده است.
دریای آرامی نیز یکی از دریاوارهای کرهٔ ماه است. این دریاوار در جنب شرقی دریای رگبارها واقع شده و ۷۰۷ کیلومتر قطر دارد. دریای آرامی در حوضهٔ آرامی قرار دارد و از نظر زمین شناسی ماه مربوط به دورهٔ شهدی می شود. بازالت بیشتر سطح این دریاوار را پوشانده و تا دریاچه رویاها نیز ادامه دارد.
کلمنت اظهار داشت: حالا که تصاویر بهتری از این مناطق داریم، واضح است که دریای آرامی توسط زباله های دریای رگبارها از بین رفته و احتمالاً بسیار قدیمی تر از دریای رگبارها نیز است. در یک مطالعه قبلی، کلمنت و همکارانش دریافتند که این بی ثباتی دیر هنگام برای سیارات زمین سان به وجود نمی آید. برخورد سیارات زمین سان با یکدیگر اغلب آنها را نابود می کرد و مریخ و عطارد غالباً از مدارشان بیرون می شدند. با عنایت به شواهدی در خصوص اینکه رقص اورانوس و نپتون تقریباً بلافاصله بعد از ناپدید شدن گاز رخ داده است، کلمنت و تیم وی تصمیم گرفتند با برخورد دقیق تر مدل سیاره ای را شکل دهند. هنگامی که یک جرم کوچک در یک ماده بزرگ تر جریان پیدا می کند، تقریباً تمام مواد آن توسط ماده بزرگتر درگیر می شوند. اما وقتی دو جرم از نظر اندازه نزدیک تر هستند این مسئله کمتر رخ می دهد. ایجاد زباله های فضایی می تواند بر میزان ریزش مواد روی کره زمین و همین طور تکانه زاویه ای تأثیر بگذارد.
کلمنت اظهار داشت: در منظومه شمسی واقعی، مدار سیارات زمین سان- خصوصاً زمین و زهره در مقایسه با نتایج مدلهای شکل گیری که مدارهای بیضوی بسیار بیشتری را پیش بینی می کنند، به طور شایان توجهی دایره ای هستند.
سیارات زمین سان در منظومه شمسی ما نیز دارای شیب کم یا زاویه ای بین صفحه مداری سیاره و استوا خورشید هستند. در مدلهای شکل گیری منظومه شمسی، سیاره سرخ به طرز قابل توجهی بزرگتر از امروز بوده است.
در قرن قبل، ستاره شناسان با مشکل “مریخ کوچک” دست و پنجه نرم می کردند. در مدلهای شکل گیری منظومه شمسی، سیاره سرخ به شکل قابل توجهی بزرگتر از امروز بوده است. اما مریخ تنها در حدود ۱۰٪ جرم زمین را دارا است. کلمنت اظهار داشت: هنگامی که منظومه شمسی بسیار جوان بود، مریخ تنها در چند میلیون سال به اندازه فعلی خود رشد کرد و به دلایلی متوقف گردید و بزرگترن شد. در این مدت، زمین و زهره برای حدود ۱۰۰ میلیون سال دیگر بزرگتر شدند. مدل نیس توضیحات بالقوه ای برای غلبه بر آن موانع با تقارن منظومه شمسی درونی عرضه کرده است. بر طبق شبیه سازی های قبلی، سیاره سرخ هنگامی که شکل گرفت، تنها نبود و توسط چندین سیاره به اندازه خود احاطه شده بود. ناپایداری سیارات غول پیکر خیلی از این اجرام شبیه مریخ را از منظومه شمسی خارج می کند و مانع از جمع شدن آنها برای ایجاد یک دنیای بزرگتر می شود.
پژوهشگران این مطالعه قصد دارند مطالعه تکامل قطعات باقیمانده را ادامه دهند. آنها امیدوارند که مقایسه داده های این مطالعه با برخوردهای سطح ماه، بینشی از نحوه شکل گیری سیارات و همین طور سرنخ هایی در مورد تکامل کمربند سیارک ها نشان دهد. کمربند سیارک ها یا کمربند اصلی یا کمربند اصلی سیارک ها یک قرص پیرا-ستاره ای و منطقه ای در منظومه خورشیدی است که حدوداً در بین مدارهای مریخ و مشتری واقع شده است. در این منطقه تعداد بسیار زیادی اجرام فضایی با شکل های نامنظم قرار گرفته اند که سیارک یا ریزسیاره نامیده می شوند.
یافته های این مطالعه در مجله “Icarus” منتشر گردید.

منبع: نیوزتل