النيازك القديمة تكشف أسرار النظام الشمسي

تحتوي بعض النيازك على حبيبات أقدم من النظام الشمسي مما يسمح للعلماء معرفة أحداث ما قبل تواجد النظام الشمسي، وتلقى هذا الأمر رواجًا لدى العلماء حيث يهتمون بتطبيق طرق حديثة على الحبيبات القديمة للنيازك لتحليلها جيدًا.

النيازك القديمة تحافظ على اللبنات الأساسية في النظام الشمسي

النيازك هي كرات ضخمة من الحجارة أو المعدن ما يصل إلى الأرض منها هو مجرد بقايا نتيجة تفتت النيزك في الغلاف الجوي، ولكن هل يمكن الاستفادة من هذه البقايا في معرفة نشأة النظام الشمسي وأسراره؟

تشكلت حبيبات النيازك التي هي أقدم من النظام الشمسي نفسه في النجوم القديمة التي ماتت قبل ولادة شمسنا، ولا تزال النجوم المماثلة موجودة في الكون، ويقدم تحليل حبيبات ما قبل المجموعة الشمسية لمحة مثيرة للاهتمام عن كيمياء النجوم.

حاول العلماء من قبل تحليل حبيبات ما قبل الشمس في النيازك، ولكن كان لأستاذ مساعد باحث بجامعة واشنطن نان ليو رأي آخر، حيث كان يعتقد أن الطرق السابقة لدراسة هذه الحبوب كانت غير دقيقة. نيازك مورشينسون

حللت ليو وفريقها عينات من نيازك مورشينسون، والتي أمطرت 220 رطلاً أي حوالي 100 كيلوغرام من الصخور الكونية على بلدة مورشينسون الموجودة في أستراليا في عام 1969.

سرعان ما أدرك العلماء الذين درسوا هذه النيازك أن هذا المطر النيزكي كان ضربة حظ، وليس فقط لأنه واحد من أكبر القطع التي اخترقت سقف حظيرة محلية بل لأنه وبطريقة ما سقط دون إصابة أي شخص.

قال ليو في وصفه للنيزك أنه بدائي، وبدأ في التشكل مع بداية تشكل النظام الشمسي ولم يتعرض للذوبان بعد تشكيله، وهذا على عكس النيازك التي تأتي من حزام الكويكبات حيث تذوب نتيجة الحرارة والتصادمات مما يؤدي إلى اختفاء أي مادة كانت موجودة من المراحل الأولى لولادة النيزك.

لتخيل حبيبات النيازك بشكل أكبر وبصورة أوضح مشاهدة الفيديو من هنا

يوجد في نيزك مورشينسون، حبيبات الصخور الأقدم من النظام الشمسي مغروسة في مواد أصغر، ويعرف العلماء من الأبحاث السابقة أن هذه الحبوب تسبق تاريخ ولادة النظام الشمسي لأن تركيبتها الكيميائية مختلفة.

وضح ليو أن هذه الحبوب يدخل في صنعها كربيد السيليكون، والذي لا يتشكل في العادة داخل نظامنا الشمسي؛ لأن جميع ذرات الكربون ترتبط بذرات الأكسجين لكي تكون جزيئات أكسيد الكربون.

صور طيفية لحبوب كربيد السيليكون من نيزك قديم

يعتقد ليو أن احتمال أصل هذه الحبيبات والنيازك هو نجوم الكربون، وهي نجوم عملاقة حمراء لامعة يحتوي غلافها الجوي على كمية من الكربون أكثر من الأكسجين.

لتأكيد هذه النظرية، يحتاج العلماء إلى معرفة ما إذا كانت تركيبات نظائر معينة في حبيبات النيازك تتطابق مع تلك الموجودة في نجوم الكربون.

النظائر هي أنواع مختلفة من نفس العنصر الكيميائي تختلف حسب عدد النيوترونات في نواتها، في حين أن بعض تركيبات النظائر شائعة في النظام الشمسي إلا أن البعض الآخر يمكن أن يظهر فقط داخل أنواع معينة من النجوم.

قال ليو أن النسب النظيرية التي تمتلكها هذه الحبوب تختلف بشكل كبير عن النظائر الموجودة في النظام الشمس، مثل الأجسام التي يضمها نظامنا الشمسي حيث ₁₂C و ₁₃C يوجدان بنسبة 89، وذلك على عكس نسبة الكربون في الحبوب تبدأ من 2 حتى 200.

النسبة المرتفعة للكربون في حبيبات النيازك تنتج نتيجة تفاعلات الاندماج التي تحدث في النجوم، والأمر نفسه ينطبق على نظائر النيتروجين والألمنيوم والمغنيسيوم.

كان علماء الفلك مهتمين بشكل خاص بما إذا كانت التركيبات النظيرية الموجودة في هذه الحبيبات تتطابق مع الملاحظات التي كشفت عنها حول نجوم الكربون، ولكن قبل دراسة ليو لم تكن المباراة مقنعة.

قال ليو إن أحد الأسباب قد يكون أن هذه النجوم في الواقع لم تكن مسقط رأس حبيبات النيازك ومع ذلك هل تساءلت عما إذا كان التفسير يمكن أن يكون أبسط من ذلك بكثير.

كيفية معرفة نسبة الكربون الصحيحة بحبيبات النيازك

قال ليو أن القياسات التي تم إجرائها في السابق أوضحت أن نسبة نظائر النيتروجين والكربون قليلة جدًا في حبيبات النيازك، ولكنه يعتقد أن الخطأ كان في طريقة التحليل.

هنالك احتمال أن تكون أسطح النيازك قد امتصت المواد السابقة بسبب وجودها منذ مئات الملايين من السنين بين النجوم، ومليارات السنين في النظام الشمسي.

وهذا يعني أنه في الدراسات السابقة، ربما يكون العلماء قد قاسوا الشوائب الأصغر سنًا على السطح بدلاً من حبيبات ما قبل القطب الشمالي نفسها.

لذلك ابتكر ليو وفريقها طريقة تحليلية جديدة مصممة لإزالة أي مادة قد تتشبث بسطح هذه الحبوب، كجزء من هذه التقنية قاموا بعدة خطوات تتمثل في التالي:

• أولاً اذابة قطع من نيزك مورشينسون في الحمض حتى تُترك فقط مع حبيبات كربيد السيليكون.
• ثانيًا قاموا بإمطار الحبوب بحزم من أيونات السيزيوم والأكسجين للتخلص من أي مادة قد تكون أتت من مكونات أصغر من النيزك.
• ثالثا أجرى الفريق قياسات طيفية لتركيبات نظائر الحبوب.

قال ليو إن النتائج تطابقت بشكل وثيق مع البيانات المأخوذة من ملاحظات نجم الكربون مما أكد هذا شكوك ليو الأصلية وأظهر أن هذه الحبوب على الأرجح لم تأتي فقط من نجوم الكربون ولكن أيضًا يمكن استخدامها الآن لمساعدة العلماء على تطوير فهمهم لهذه الأنواع من النجوم.

صرح المؤلف المشارك ماوريتسيو بوسو، من جامعة بيروجيا بإيطاليا، في بيان ما أن البيانات الجديدة الخاصة بالنظيرية التي قد تم الوصول إليها تثير فضول علماء الفيزياء والنجوم.

في الواقع أدت النسبة الغريبة لنظائر النيتروجين وحبيبات كربيد السيليكون إلى قلق كبير خلال العقدين الماضيين، وأخيرًا فإن النتائج الجديدة توضح الفرق بين ما كان موجودًا في الأصل في حبيبات غبار النجوم قبل القطب الشمالي وما تم إرفاقه لاحقًا، وبالتالي فإن اللغز الطويل الذي كان يقول حول النظام الشمسي قد حل جزء منه.

توفر هذه البيانات الجديدة على سبيل المثال أدلة حول كيفية إنتاج نجوم الكربون للألمنيوم في قلبها، وفقًا لـ Liu، وأضافت أن هذه الأفكار مع ذلك يجب التحقق منها من خلال مزيد من البحث.