ليس هناك شك في أن الأنظمة الشمسية المبكرة هي أماكن فوضوية. وعَرفت الاصطدامات المتتالية نظامنا الشمسي المبكر على أنه تصادم الصخور والجلاميد والكواكب مرارًا وتكرارًا.

وضعت دراسة جديدة مبنية على أجزاء من الكويكبات التي تحطمت على الأرض جدولاً زمنيًا لتحديد الفترة الزمنية لبعض هذه الفوضى.  ويعرف علماء الفلك أن الكويكبات ظلت ثابتة دون تغيير جوهري منذ تكوينها في النظام الشمسي المبكر قبل مليارات السنين. وهي مثل كبسولات زمنية صخرية تحتوي على أدلة علمية من تلك الحقبة المهمة، لأن الكويكبات المتباينة كان لها عباءات تحمي باطنها من التلاشي بفعل التأثيرات الفضائية.

ولكن لم تبق جميع الكويكبات كاملة، لأنه بمرور الوقت، جردت الاصطدامات المتكررة عباءة العزل بعيدًا عن النوى الحديدية، ثم حطمت بعض تلك النوى إلى أجزاء. وسقطت بعض تلك القطع على الأرض. وكانت الصخور التي سقطت من الفضاء ذات أهمية كبيرة للناس وكانت موردًا قيمًا لهم مثل؛ دفن الملك توت عنخ مع خنجر مصنوع من نيزك حديدي، وصنع شعب الإنويت في غرينلاند أدوات من نيزك حديدي لعدة قرون.

كما أن العلماء يهتمون بشدة بالنيازك الحديدية بسبب المعلومات التي تحتوي عليها.

وهناك دراسة جديدة قائمة على النيازك الحديدية، والتي هي شظايا من قلب الكويكبات الأكبر، في نظائر البلاديوم والفضة والبلاتين. من خلال قياس كميات تلك النظائر، ويمكن للباحثين أن يحددوا بشكل أدق توقيت بعض الأحداث في النظام الشمسي المبكر.

حيث نُشرت ورقة بحثية  بعنوان “تبديد السديم الشمسي المقيد بالتأثيرات والتبريد الأساسي في الكواكب” في مجلة الطبيعة للفضاء Nature Astronomy. وكانت أليسون هانت هي مؤلفتها الرئيسية، والتي تعمل في  زيوريخ  ETH Zurich والمركز الوطني للكفاءة في البحوث (NCCR) PlanetS.

وقالت هانت: “أظهرت دراسات علمية سابقة أن الكويكبات في النظام الشمسي ظلت دون تغيير نسبيًا منذ تكوينها قبل مليارات السنين. وبالتالي، فهي أرشيف يتم فيه الحفاظ على ظروف النظام الشمسي المبكر”. ولم يكن المصريون القدماء والإنويت يعرفون أي شيء عن العناصر والنظائر وسلاسل الإضمحلال، لكننا نعرف ذلك. نحن نعرف كيف تتحلل العناصر المختلفة في السلاسل إلى عناصر أخرى، ونعرف كم من الوقت يستغرق ذلك.  وأن واحدة من سلاسل الإضمحلال هذه موجودة في قلب هذا العمل: حيث يمكن تقديرها عبر قياس زمن نظام للفضة المشعة والبلاديوم المشع ¹⁰⁷pd-¹⁰⁷Ag. ويبلغ عمر هذه السلسلة النصفي حوالي 6,5 مليون سنة، وتستخدم للكشف عن وجود نويدات قصيرة العمر من النظام الشمسي المبكر. وجمع الباحثون عينات من 18 نيزكًا حديديًا مختلفًا كانت ذات يوم أجزاء من النوى الحديدية للكويكبات. ثم عزلوا البلاديوم والفضة والبلاتين فيها واستخدموا مطياف الكتلة لقياس تركيزات النظائر المختلفة للعناصر الثلاثة. وأن نظيرًا معينًا من الفضة أمر بالغ الأهمية في هذا البحث.

وخلال أول مليون عام من تاريخ النظام الشمسي، قامت النظائر المشعة المتحللة بتسخين النوى المعدنية في الكويكبات. ومع تبريدها واضمحلال المزيد من النظائر، تراكمت نظير الفضة (¹⁰⁷AG) في النوى. وقام الباحثون بقياس نسبة ¹⁰⁷AG إلى النظائر الأخرى وحددوا مدى سرعة تبريد نوى الكويكبات ووقت حدوث ذلك.  وهذه ليست المرة الأولى التي يدرس فيها الباحثون الكويكبات والنظائر بهذه الطريقة. لكن الدراسات السابقة لم تأخذ في الحسبان آثار الأشعة الكونية المجرية (GCRs) على نسب النظائر.

ويمكن أن تعطل الأشعة الكونية المجرية (GCRs) عملية التقاط النيوترون أثناء التحلل ويمكن أن تقلل من كمية النظائر المشعة للفضة ¹⁰⁷AG و¹⁰⁹AG.  ويتم تصحيح هذه النتائج الجديدة لتداخل الأشعة الكونية المجرية من خلال حساب نظائر البلاتين.

وقالت هانت: “سمحت لنا قياساتنا الإضافية لوفرة نظائر البلاتين بتصحيح قياسات نظائر الفضة للتشوهات الناجمة عن الإشعاع الكوني للعينات في الفضاء. لذلك تمكنا من تأريخ توقيت الاصطدامات بدقة أكبر من أي وقت مضى”.

واضافت هانت: “ولدهشتنا، كُشف عن جميع النوى الكويكبية التي فحصناها في وقت واحد تقريبًا، في إطار زمني من 7.8 إلى 11.7 مليون سنة بعد تشكيل النظام الشمسي”.

وأن 4 مليون سنة هي فترة زمنية قصيرة في علم الفلك. وخلال هذه الفترة القصيرة، كُشف عن كل الكويكبات التي قيست نواتها، مما يعني أن الاصطدامات مع الأجسام الأخرى جُردت من عباءاتها. وبدون تلك العباءات العازلة، يتم تبريد جميع النوى في وقت واحد.

وقد أظهرت دراسات أخرى أن التبريد كان سريعًا، ولكنهم لم يتمكنوا من تحديد الإطار الزمني بوضوح.

ولكي تحصل الكويكبات على نسب النظائر التي حصل عليها الفريق، كان يتعين أن يكون النظام الشمسي مكانًا فوضويًا للغاية، مع فترة من التصادم المتكرر التي جردت العباءة من الكويكبات.

وتقول هانت: “يبدو أن كل شيء كان يتحطم معًا في ذلك الوقت”. وتضيف: “أردنا أن نعرف سبب ذلك”.

ولماذا ستكون هناك فترة من هذه الاصطدامات الفوضوية؟ هناك نوعان من الاحتمالات، وفقًا للصحيفة.

أولهما، يتعلق بالكواكب العملاقة في النظام الشمسي، إذا تحركت أو كانت غير مستقرة بطريقة أو بأخرى في ذلك الوقت، فيمكنها إعادة تنظيم النظام الشمسي الداخلي، وتعطيل الأجسام الصغيرة مثل الكويكبات، وإثارة فترة من الاصطدامات المتزايدة. ويسمى هذا السيناريو بنموذج نايس.

وثانيهما، هو سحب الغاز في السديم الشمسي، فعندما كانت الشمس نجمًا أوليًا، كانت محاطة بسحابة من الغاز والغبار تسمى السديم الشمسي، تمامًا مثل النجوم الأخرى. واحتوى القرص على الكويكبات، وستتشكل الكواكب هناك أيضًا في النهاية.  لكن القرص تغير في ملايين السنين الأولى من النظام الشمسي.  ففي البداية، كان الغاز كثيفًا، مما أبطأ حركة أشياء، مثل الكويكبات والكواكب مع حركة الغاز. ولكن مع ظهور الشمس، أنتجت المزيد من الرياح الشمسية والإشعاع.

وكان السديم الشمسي لا يزال موجودًا، لكن الرياح الشمسية والإشعاع دفعته وتبددَ. ومع تبدد السديم، أصبح أقل كثافة، وكانت المقاومة أقل للأشياء. وبدون التأثير المثبط للغاز الكثيف، تسارعت الكويكبات واصطدمت ببعضها البعض بشكل متكرر.

ووفقًا لهانت وزملائها، فإن تقليل مقاومة الغاز هو المسؤول عن هذه الاصطدامات.

وأوضحت المؤلف المشارك في الدراسة ماريا شونبلشر:”لقد أشارت النظرية التي أوضحت هذه المرحلة المبكرة النشطة من النظام الشمسي إلى أنه كان سببًا في المقام الأول من خلال تبديد ما يسمى السديم بالطاقة الشمسية”، وأضافت: “يوضح عملنا كيف تسمح لنا التحسينات في تقنيات القياس المختبري باستنتاج العمليات الرئيسية التي حدثت في النظام الشمسي المبكر- مثل الوقت المحتمل الذي ذهب فيه السديم الشمسي. وكانت الكواكب، مثل الأرض، لا تزال في طور الولادة في ذلك الوقت. وفي نهاية المطاف، يمكن أن يساعدنا هذا على فهم أفضل لكيفية ولادة كواكبنا، ولكن أيضًا يعطينا نظرة ثاقبة على الآخرين خارج نظامنا الشمسي”.

المصدر: https://www.sciencealert.com

ترجمة: سارة عبد الستار محمد

تويتر: SaraSatar6

مراجعة وتدقيق: د. فاتن ضاوي المحنّا

تويتر: @F_D_Almutiri