شکل‌گیری زمین با بلوک‌های سنگی و فلزی

دانشمندان مدت زیادی است که در حال مطالعه و بررسی زمین هستند، با این حال هنوز چندین سوال بی پاسخ در مورد سیاره ما باقی مانده است. اکنون دانشمندان موسسه فناوری فدرال زوریخ نظریه جدیدی برای نحوه شکل‌گیری زمین مطرح کرده‌اند.

به گزارش تک‌اکسپلوریست، یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی به رهبری موسسه فناوری فدرال زوریخ و "مرکز ملی شایستگی در تحقیقات سیارات" (NCCR PlanetS) پاسخ‌های جدیدی در پاسخ به سوالات مربوط نحوه شکل‌گیری زمین ارائه کرده‌اند.

نظریه‌های عمومی نشان می‌دهند که زمین از سیارک‌های کندریتیک (chondritic) تشکیل شده است. این سیارک‌ها، بلوک‌های سنگی و فلزی نسبتا کوچک و ساده‌ای هستند که در ابتدای شکل‌گیری منظومه شمسی تشکیل شده‌اند.

با این وجود، مشکل این نظریه این است که هیچ مخلوطی از این کندریت‌ها نمی‌تواند ترکیبات دقیق زمین را توضیح دهد و برخلاف انتظار زمین نسبت به این سیارک‌ها مقادیر کمتری از عناصر فرار و سبکی مانند هیدروژن و هلیوم در خود دارد.

در طول سال‌ها، نظریه‌های متعددی برای توضیح این اختلاف ارائه شده است. به عنوان مثال، گفته می‌شود که اجرامی که زمین را تشکیل داده‌اند، با یکدیگر برخورد کرده و گرمای فوق‌العاده‌ای تولید کرده‌اند و به همین دلیل عناصر سبک تبخیر شده‌اند.

نویسنده اصلی این مطالعه، پائولو سوسی (Paolo Sossi)، پروفسور سیاره‌شناسی تجربی در موسسه فناوری فدرال زوریخ، می‌گوید: ایزوتوپ‌های یک عنصر شیمیایی همگی دارای تعداد پروتون یکسان، و تعداد نوترون‌های متفاوت هستند.

ایزوتوپ‌هایی که نوترون‌های کمتری دارند، سبک‌تر بوده و بنابراین فرارتر هستند. اگر نظریه تبخیر با گرمایش درست بود، امروزه ایزوتوپ‌های سبک کمتری نسبت به کندریت‌های اولیه روی زمین پیدا می‌کردیم. اما این چیزی است که اندازه‌گیری‌های ایزوتوپی نشان نمی‌دهند.

دانشمندان این مطالعه جدید به دنبال راه حل دیگری بودند.

سوسی توضیح می‌دهد: مدل‌های دینامیکی که با آن‌ها شکل‌گیری سیارات را شبیه‌سازی می‌کنیم، نشان می‌دهد که سیارات منظومه شمسی ما به تدریج شکل گرفته‌اند. ذرات کوچک در طول زمان با انباشته شدن مواد بیشتر و بیشتر از طریق کشش گرانشی خود به سیاره‌هایی به اندازه یک کیلومتر تبدیل شدند.

سیاره‌های کوچک مانند کندریت‌ها، اجسام کوچکی از سنگ و فلز هستند. اما برخلاف کندریت‌ها، آن‌ها به اندازه‌ای گرم شده‌اند و به یک هسته فلزی و یک گوشته سنگی متمایز تبدیل شده‌اند.

علاوه بر این، سیاره‌هایی که در نواحی مختلفی اطراف خورشید جوان یا در زمان‌های مختلف تشکیل شده‌اند، می‌توانند ترکیبات شیمیایی بسیار متفاوتی داشته باشند. سوال این است که آیا ترکیب تصادفی سیاره‌های کوچک مختلف منجر به ایجاد ترکیبی می‌شود که با ترکیبات زمین مطابقت داشته باشد یا خیر؟

دانشمندان برای یافتن پاسخ این سوال شبیه‌سازی‌هایی انجام دادند که در آن ده‌ها هزار سیاره کوچک در منظومه شمسی اولیه با هم برخورد می‌کردند.

این مدل‌ها به گونه‌ای ساخته شدند که امکان شبیه‌سازی تدریجی چهار سیاره سنگی، عطارد، زهره، زمین و مریخ را فراهم می‌کردند. شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که ترکیبات زمین ممکن است از ترکیب سیاره‌های کوچک متعدد حاصل شده باشد. علاوه بر این، محتمل‌ترین نتیجه آماری این مدل‌ها، به دست آمدن ترکیبات زمین است.

سوسی خاطرنشان کرد: ما اکنون مکانیزمی داریم که نه تنها شکل‌گیری زمین را بهتر توضیح می‌دهد، بلکه مرجعی برای توضیح شکل‌گیری سایر سیارات سنگی است.

برای مثال می‌توان از این مکانیسم برای پیش‌بینی تفاوت‌های میان ترکیبات سیاره عطارد با سایر سیارات سنگی استفاده کرد یا به این سوال که چگونه سیارات فراخورشیدی سنگی سایر منظومه‌های خورشیدی شکل گرفته‌اند، پاسخ داد.