این یک واقعیت شناخته‌شده است که سیاره مشتری نقشی حیاتی در پویایی منظومه شمسی ایفا می‌کند. مشتری به عنوان بزرگ‌ترین سیاره فراتر از “خط یخبندان”، مرزی که در آن مواد فرار مانند آب یخ می‌زنند، از سیارات منظومه شمسی داخلی در برابر برخوردهای احتمالی سیارک‌ها و دنباله‌دارها محافظت می‌کند. افزون‌بر این نقش محافظ، مشتری همچنین یک سیاره “معمار” بوده که بر تکامل منظومه شمسی اولیه و مدار سیارات آن تاثیر گذاشته است. براساس تحقیقات جدید دانشگاه رایس، مشتری با ایجاد حلقه‌ها و شکاف‌هایی صفحه پیش‌سیاره‌ای، شکل منظومه شمسی را تغییر داده و منجر به تشکیل شهاب‌سنگ‌های مرحله پایانی شده است.
یافته‌های پژوهشگران دانشگاه مذکور که در مقاله‌ای در وب‌سایت Science Advances منتشر شده است، به یکی از قدیمی‌ترین اسرار در علوم سیاره‌ای می‌پردازد: چرا بسیاری از شهاب‌سنگ‌های اولیه میلیون‌ها سال پس از نخستین اجسام جامل تشکیل شده‌اند. بایبهاو سریواستاوا (Baibhav Srivastava)، دانشجوی کارشناسی ارشد و استادیار آندره ایزیدورو (André Izidoro) از گروه علوم زمین، محیط زیست و سیاره‌ای دانشگاه رایس، برای پژوهش خود مدل‌های هیدرودینامیکی رشد مشتری را با شبیه‌سازی‌های تکامل غبار و تشکیل سیارات ترکیب کردند.
این شبیه‌سازی‌های پیشرفته نشان داد که میلیاردها سال پیش، رشد سریع اولیه مشتری، صفحه پیش‌سیاره‌ای را که تمام سیارات از آن تشکیل شده‌اند، بی‌ثبات کرد. این امر به دلیل گرانش قدرتمند مشتری بود که موج‌هایی را از طریق صفحه ارسال می‌کرد و موجب می‌شد گاز و غبار در نوارهای متراکم جمع شوند. این اتفاق مانع از حرکت مارپیچی ذرات به سمت خورشید می‌شد و در عوض، سبب می‌شد به صورت سیاره‌های کوچک به یکدیگر بپیوندند. با این حال، این اجرام اولین سیاره‌های کوچک نبودند که ۴.۶ میلیارد سال پیش تشکیل شدند، بلکه نسل دومی هستند که ۲ تا ۳ میلیون سال بعد به وجود آمدند.
این اتفاق همزمان با ظهور مجموعه‌ای از شهاب‌سنگ‌های سنگی است که در اوایل شکل‌گیری منظومه شمسی به وجود آمده‌اند، اما برخلاف اولین نسل شهاب‌سنگ‌ها که ذوب و تفکیک شدند، کندریت‌ها حاوی دانه‌های کروی (کندرول) هستند که از مواد مذاب تشکیل شده‌اند و ترکیب شیمیایی اصلی خود را حفظ می‌کنند. این ویژگی شهاب‌سنگ‌های اشاره شده را به کپسول‌های زمان تبدیل می‌کند که به دانشمندان سیاره‌ای اجازه می‌دهد تا شرایط آن زمان را تشخیص دهد. تشکیل دیرهنگام این شهاب‌سنگ‌ها برای دهه‌ها دانشمندان را سردرگم کرده است.
ایزیدورو در خبری از دانشگاه رایس توضیح داد: “کندریت‌ها مانند کپسول‌های زمان از اوایل شکل‌گیری منظومه شمسی هستند. آن‌ها طی میلیاردها سال به زمین سقوط کرده‌اند، جایی که دانشمندان آن‌ها را جمع‌آوری و مطالعه می‌کنند تا سرنخ‌هایی درباره ریشه‌های کیهانی ما پیدا کنند. راز همیشه این بوده است که چرا برخی از شهاب‌سنگ‌ها انقدر دیر، ۲ تا ۳ میلیون سال بعد از اولین مواد جامد، تشکیل شده‌اند؟ نتایج ما نشان می‌دهد که خود مشتری شرایط را برای شکل‌گیری دیرهنگام آن‌ها ایجاد کرده است.”
افزون‌بر این، مدت‌ها یک معما وجود داشت که چگونه زمین و همسایگانش (زهره و مریخ) در فاصله‌ای حدود یک واحد نجومی (AU) از خورشید، یعنی در بازه‌ای میان ۰/۷۲ تا ۱/۵ واحد نجومی، گرد هم آمده‌اند. همانطور که مشاهدات از سامانه‌های سیاره‌ای فراخورشیدی نشان داده‌اند، سیارات در منظومه‌های ستاره‌ای جوان معمولا به تدریج به سمت ستاره خود مارپیچ‌وار حرکت می‌کنند. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که مشتری با قطع جریان گاز و غبار به سوی بخش درونی منظومه شمسی، از حرکت به درون سیارات جدید جلوگیری کرده است. این امر به پیش‌سیاره‌های سنگی اجازه داده است تا در مدارهای پایدار باقی بمانند و در نهایت به سیارات سنگی منظومه شمسی تبدیل شوند.
به‌طور خلاصه می‌توان گفت که این پژوهش نشان داد مشتری علاوه‌بر تبدیل شدن به بزرگ‌ترین سیاره، ساختار کلی بخش درونی منظومه شمسی را نیز تعیین کرده است. این ساختار شرایطی را فراهم کرد که زمین بتواند تحول یابد و محیطی ایجاد کند که در نهایت به پیدایش حیات منجر شود. سریواستاوا در این‌باره گفت: “مدل ما دو چیر را که قبلا به نظر نمی‌رسید با هم جور در بیایند، به هم پیوند می‌دهد، یعنی اثر انگشت ایزوتوپی در شهاب‌سنگ‌ها که در دو نوع وجود دارد و پویایی شکل‌گیری سیارات. مشتری زود رشد کرد، شکافی در صفحه گازی ایجاد نمود و این فرایند از جدایی میان مواد داخلی و خارجی منظومه شمسی جلوگیری کرده است. این سیاره همچنین مناطقی ایجاد کرد که در آن‌ها سیارات کوچک می‌توانستند خیلی دیرتر تشکیل شوند.”
این نتایج با مشاهدات سیستم‌های ستاره‌ای جوان انجام شده با آرایه میلی‌متری/ زیرمیلی‌متری آتاکاما (ALMA) همسو هستند. این مشاهدات رادیویی از صفحات پیش‌سیاره‌ای، همان ساختارهای حلقه‌ای و شکافی را که سریواستاوا و ازیدورو در شبیه‌سازی‌های خود مشاهده کردند، نشان دادند. ایزیدورو گفت: “با نگاه کردن به آن صفحات تازه تشکیل‌شده، شاهد آغاز شکل‌گیری سیارات غول‌پیکر و تغییر شکل محیط آن‌ها هستیم. منظومه شمسی ما نیز تفاوتی نداشت. رشد اولیه مشتری اثری را بر جای گذاشت که هنوز نیز می‌توانیم آن را بررسی کنیم، اثری که درون شهاب‌سنگ‌های پرتاب شده به سوی زمین، وجود دارد.”
منبع: UniverseToday
source
کلاس یوس