الفلك

المعادن والغبار محبوسين في الكواكب

المعادن والغبار محبوسين في الكواكب

أتساءل ما هي مساهمة المعادن والغبار المحبوسين في الكواكب ، فيما يتعلق بكمية الوسط النجمي (ISM). بعبارة أخرى ، عندما نقيس المعادن وكتلة الغبار في المجرة ، فإننا نشعر بحساسية للمعادن والغبار في المراحل المختلفة من ISM ، وبالتالي فإن القيمة المرصودة هي حد أدنى. هل "التصحيح" هو الاختلاف من الدرجة الثانية؟


إن كمية المعادن المحبوسة في الكواكب لا تذكر تمامًا مقارنة بكمية الوسط البينجمي (ISM).

أولاً ، في نظام نجمي نموذجي ، تكون نسبة كتلة الكواكب أقل من 1٪ ، وستكون الكتلة الأكبر من هذا بكثير في الكواكب الغازية ، بدلاً من الكواكب الصخرية. على سبيل المثال ، في النظام الشمسي ، تبلغ نسبة الكتلة لجميع الكواكب 0.1٪ ، بينما تتكون الكواكب الصخرية من جزء بسيط من 6 دولارات × 10 ^ {- 6} دولار.

ثانيًا ، عادةً ما يتم حبس جزء صغير فقط من الغاز في المجرة في النجوم. بالنسبة للمجرات الصغيرة - الأكثر وفرة - يوجد ما لا يقل عن 5 ٪ من الغاز في النجوم (على سبيل المثال Schombert et al. 2001) ، على الرغم من أنه بالنسبة للمجرات الكبيرة مثل مجرة ​​درب التبانة ، والتي تكون أكثر كفاءة في تحويل الغاز إلى نجوم ، يمكن أن يكون جزء الغاز ISM-to-stellar من وحدة النظام (مثل Morokuma-Matsui & Baba 2015).

أي أن نسبة المعادن المحجوزة في الكواكب هي من الترتيب $ 10 ^ {- 5} text {-} 10 ^ {- 7} ! $ ، اعتمادًا إلى حد ما على نوع المجرة التي يتم النظر فيها.

من ناحية أخرى ، فإن جزء المعادن المحبوس فيه غبار كبير ، بقيم نموذجية تقارب ثلث المعادن في الغبار. وبالتالي ، إذا كنت تريد معرفة معدنية المجرة من خلال النظر إلى خطوط الانبعاث أو الامتصاص من المعادن ، فيجب عليك إما حساب هذا العامل (على أمل أن يكون عاملًا عالميًا قد يكون أو لا يكون ، انظر على سبيل المثال Zafar & Watson 2013 ) ، أو قياس المعادن التي تميل إلى عدم استنفاد حبيبات الغبار ، على سبيل المثال الزنك أو الكبريت.


الموقع الأصل الغاز والمعادن والغبار في المجرات الغاز والمعادن والغبار في المجرات

أعضاء فريقنا مدرجون هنا. نحن مدعومون من SNSF من خلال منحة PRIMA.

يلعب الغاز دورًا أساسيًا في تكوين وتطور المجرات ، وهي اللبنات الأساسية لكوننا. العناصر الكيميائية في هذا الغاز هي مفتاح تكوين وتطور النجوم والغبار الكوني والجزيئات والكواكب والحياة. لكن الغاز خافت ومن الصعب مراقبته. يعد التحليل الطيفي لخط الامتصاص أداة قوية بشكل لا يصدق لفحص محتوى الغاز والمعادن والغبار داخل وحول المجرات ، سواء في الكون المحلي أو البعيد. ومع ذلك ، فإن فهم الوفرة الكيميائية في الغاز المحايد كان يمثل تحديًا كبيرًا حتى وقت قريب ، بسبب وجود حبيبات الغبار.

في فريقنا ، تغلبنا على هذا التحدي من خلال دراسة الوفرة النسبية للعناصر الكيميائية ، واستخدام هذا لدراسة خصائص المعادن ومكونات الغبار في الغاز المحايد في المجرات ، من مجرتنا درب التبانة إلى الكون البعيد جدًا. والأهم من ذلك ، أن هذا يشمل المجرات البعيدة ذات الكتلة المنخفضة ، والتي تعد الأكثر عددًا ولكن يتم إغفالها عادةً في الدراسات محدودة التدفق. وهذا له آثار قوية على دراسة التطور الكيميائي للمجرات والتطور الكيميائي الكوني.


يستضيف القزم البرتقالي القريب نظامًا فريدًا من ستة كواكب

يمكن أن يوفر نظام الكواكب TOI-178 ، وهو نظام عمره 7.1 مليار عام مكون من ستة كواكب في نطاق الأرض الفائقة إلى نطاق نبتون المصغر ، خمسة منها محبوسة في إيقاع نادر حول نجمهم الأم ، أدلة مهمة حول كيفية حدوث ذلك. الكواكب تتشكل وتتطور.

انطباع فنان عن نظام TOI-178. رصيد الصورة: L. Calçada / ESO / Spaceengine.org.

TOI-178 هو نجم من النوع K يقع على بعد حوالي 205 سنة ضوئية في كوكبة النحات.

بخلاف ذلك ، تُعرف باسم TIC 251848941 و 2MASS J00291228-3027133 و TYC 6991-00475-1 ، فهي تضم ستة كواكب عابرة على الأقل.

يُكمل الكوكب الأكثر عمقًا ، TOI-178b ، مداره في 1.9 يومًا فقط ، بينما يستغرق الكوكب الأبعد ، TOI-178g ، وقتًا أطول بحوالي عشر مرات.

وتتراوح أحجامها من حوالي 1 إلى 3 أضعاف حجم الأرض ، بينما تبلغ كتلتها 1.5 إلى 30 ضعف كتلة الأرض.

"يبدو أن هناك كوكبًا كثيفًا مثل الأرض بجوار كوكب رقيق جدًا بنصف كثافة نبتون ، يليه كوكب بكثافة نبتون. قال الدكتور ناثان هارا ، عالم الفلك في جامعة جنيف ، "هذا ليس ما اعتدنا عليه".

للتحقيق في بنية نظام TOI-178 ، قام الدكتور هارا وزملاؤه بتحليل البيانات من القمر الصناعي CHEOPS التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، وأداة ESPRESSO الأرضية على التلسكوب الكبير جدًا (VLT) التابع لـ ESO ، واستطلاعات NGTS و SPECULOOS في مرصد Paranal التابع لـ ESO.

وجد علماء الفلك أن جميع الكواكب TOI-178 ، باستثناء الكواكب الأقرب إلى النجم ، محبوسة في رقصة إيقاعية أثناء تحركها في مداراتها.

بعبارة أخرى ، لها صدى. هذا يعني أن هناك أنماطًا تكرر نفسها مع دوران الكواكب حول النجم ، مع محاذاة بعض الكواكب كل بضعة مدارات.

تتبع الكواكب الخارجية الخمسة في النظام سلسلة من الرنين 18: 9: 6: 4: 3 ، وهي واحدة من أطول الكواكب التي تم اكتشافها حتى الآن في نظام الكواكب. بينما يكمل الكوكب الثاني من النجم 18 دورة ، يكمل الكوكب الثالث من النجم 9 مدارات ، وهكذا.

في الواقع ، وجد الباحثون في البداية خمسة كواكب فقط في النظام ، ولكن باتباع هذا الإيقاع الرنيني قاموا بحساب مكان وجود كوكب إضافي في مداره عندما يكون لديهم بعد ذلك نافذة لمراقبة النظام.

قال الدكتور يان أليبرت ، عالم الفلك بجامعة برن: "إن المدارات في هذا النظام منظمة بشكل جيد للغاية ، مما يخبرنا أن هذا النظام قد تطور برفق منذ ولادته".

"إذا كان النظام قد تعرض للاضطراب بشكل كبير في وقت سابق من حياته ، على سبيل المثال من خلال اصطدام عملاق ، فإن هذا التكوين الهش للمدارات لم يكن ليصمد."

تم نشر النتائج في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.

أ. Leleu وآخرون. ستة كواكب عابرة وسلسلة من صدى لابلاس في TOI-178. أ & أمبير، في الصحافة doi: 10.1051 / 0004-6361 / 202039767


تلتها فترة مليار سنة تعرضت خلالها الكواكب لقصف شديد من الأجزاء الصخرية والجليدية المتبقية من تكوين الكوكب.

قام ضوء الشمس بتشتيت الغاز المتبقي في غاز السديم الشمسي إلى الوسط النجمي.

تعكس حركات الكواكب تاريخ تكوينها.

  • تم طباعة دوران القرص على مدارات الكواكب.
  • تشترك الكواكب في نفس الإحساس بالدوران ، ولكنها اضطربت من المحاذاة المثالية بسبب الاصطدامات القوية أثناء التكوين.

تعكس التكوينات الكوكبية الظروف المختلفة التي تشكلت فيها.

  • تشكلوا في المناطق الداخلية الساخنة من السديم الشمسي.
  • حار جدًا لالتقاط غاز الهيدروجين / الهيليوم من السديم الشمسي.
  • تشكلوا في المناطق الخارجية الباردة من السديم الشمسي.
  • نمت بشكل كبير بما يكفي لتجميع الكثير من H & amp He.

هذه هي الخطوط العريضة الأساسية لفهمنا الحالي لكيفية تشكل نظامنا الشمسي. تبدو الصورة الأساسية سليمة ، ولكن هناك العديد من التفاصيل التي يجب العمل عليها. على سبيل المثال ، ما زلنا غير متأكدين من كيفية نمو كوكب المشتري بالحجم الذي نماه به ، أو ما هو تأثيره على تكوين بقية النظام الشمسي. إن موقع & quotfrost line & quot هو أيضًا موضوع بعض الجدل ، لكن التفكير الحالي يعتقد أنه ربما يكون حوالي 4 وحدات فلكية من الشمس. يعتمد قدر كبير على مقدار الإشعاع الشمسي الذي يمكن أن يخترق عمق الأجزاء الخارجية من السديم الشمسي البدائي.

سيكون الاختبار الحقيقي هو مراقبة أنظمة الكواكب الأخرى في عملية التكوين ، واستخلاص المعلومات من تلك التي نطبقها لكشف تاريخ نظامنا. بدأ البحث في هذا المجال في الانطلاق في اتجاهات جديدة ومثيرة في السنوات الأخيرة ، وبدأنا في العثور على الدعم والمعارض لبعض الأفكار المقدمة هنا. سيظل هذا مجالًا مهمًا ومثيرًا للدراسة لسنوات قادمة. العودة إلى [فهرس الوحدة 6 | علم الفلك 161 الصفحة الرئيسية] محدث: 2007 4 نوفمبر
حقوق النشر © Richard W. Pogge ، جميع الحقوق محفوظة.


تدفقات الغاز بين النجوم

الشكل 1. التوزيع الواسع النطاق للمادة بين النجوم: هذه الصورة مأخوذة من محاكاة حاسوبية للوسط النجمي لمجرة درب التبانة ككل. غالبية الغازات المرئية باللون الأخضر عبارة عن هيدروجين متعادل. في المناطق الأكثر كثافة في الأذرع الحلزونية ، الموضحة باللون الأصفر ، يتم تجميع الغاز في سحب جزيئية عملاقة. الثقوب منخفضة الكثافة في الأذرع الحلزونية ، الموضحة باللون الأزرق ، ناتجة عن انفجارات المستعر الأعظم. (الائتمان: تعديل العمل بواسطة مارك كرومهولز)

أهم شيء يجب فهمه حول وسط بين نجمي أنها ليست ثابتة. يدور الغاز البينجمي عبر المجرة ، وأثناء ذلك ، يمكن أن يصبح أكثر أو أقل كثافة ، وأكثر سخونة وبرودة ، ويغير حالة التأين. قد يكون جزء معين من الغاز عبارة عن هيدروجين محايد في مرحلة ما ، ثم يجد نفسه بالقرب من نجم شاب ساخن ويصبح جزءًا من منطقة H II. قد ينفجر النجم بعد ذلك على شكل مستعر أعظم ، مما يؤدي إلى تسخين الغاز القريب إلى درجات حرارة تصل إلى ملايين الدرجات. على مدى ملايين السنين ، قد يبرد الغاز مرة أخرى ويصبح محايدًا مرة أخرى ، قبل أن يتجمع في منطقة كثيفة تتجمع فيها الجاذبية في سحابة جزيئية عملاقة (الشكل 1).

في أي وقت في مجرة ​​درب التبانة ، تكون غالبية الغازات البينجمية من حيث الكتلة والحجم على شكل هيدروجين ذري. تحتل الغيوم الجزيئية الأكثر كثافة جزءًا صغيرًا من حجم الفضاء بين النجوم ولكنها تضيف ما يقرب من 30 ٪ إلى إجمالي كتلة الغاز بين النجوم. على العكس من ذلك ، فإن الغاز الساخن الناتج عن انفجارات المستعر الأعظم يساهم بكتلة ضئيلة ولكنه يحتل جزءًا كبيرًا من حجم الفضاء بين النجوم. على الرغم من أن مناطق H II مذهلة بصريًا ، إلا أنها لا تشكل سوى جزء صغير جدًا من كتلة أو حجم المادة بين النجوم.

ومع ذلك ، فإن وسط بين نجمي ليس نظاما مغلقا. يسقط الغاز من الفضاء بين المجرات باستمرار على درب التبانة بسبب جاذبيتها ، مما يضيف غازًا جديدًا إلى الوسط بين النجوم. على العكس من ذلك ، في السحب الجزيئية العملاقة حيث يتجمع الغاز معًا بسبب الجاذبية ، يمكن للغاز أن ينهار ليشكل نجومًا جديدة ، كما نوقش في ولادة النجوم واكتشاف الكواكب خارج النظام الشمسي. هذه العملية تحبس المادة بين النجوم في النجوم. مع تقدم النجوم في العمر ، وتطورها ، وموتها في النهاية ، تفقد النجوم الضخمة جزءًا كبيرًا من كتلتها ، وتفقد النجوم منخفضة الكتلة القليل جدًا. في المتوسط ​​، يعود ما يقرب من ثلث المادة المدمجة في النجوم إلى الفضاء بين النجوم. تمتلك انفجارات السوبرنوفا الكثير من الطاقة بحيث يمكنها دفع الكتلة البينجمية خارج المجرة والعودة إلى الفضاء بين المجرات. وهكذا ، فإن المقدار الإجمالي للكتلة للوسط النجمي يتم تحديده من خلال التنافس بين كسب الكتلة من الفضاء بين المجرات ، وتحويل الكتلة بين النجوم إلى نجوم ، وفقدان الكتلة بين النجوم مرة أخرى إلى الفضاء بين المجرات بسبب المستعرات الأعظمية. تُعرف هذه العملية برمتها باسم دورة الباريون—Baryon هو من الكلمة اللاتينية لـ & # 8220heavy & # 8221 والدورة لها هذا الاسم لأنها عملية التكرار التي تخضع لها المكونات الأثقل في الكون - الذرات -.


طعام فيتنامي شهي

الصين ليست هي الوحيدة المسؤولة عن تجارة البنغول غير السرية. في كل من الصين وفيتنام ، تعتبر البانجولين علامة على الثراء والمكانة - ليس عندما يتم الاحتفاظ بها كحيوان أليف ولكن عند طهيها وتناولها. سيكلف طبق البنغول الواحد أكثر من الدخل السنوي لمعظم البالغين الفيتناميين.

تشترك فيتنام أيضًا مع الصين في تصور أن البنغولين مفيد في الطب التقليدي. يُنظر إليها على أنها تعالج الأمراض الشديدة ، وتحقق صحة جيدة ، وتساعد على جعل الأدوية الأخرى أكثر فعالية. من المفترض أن تزيل قشور البنغول والدم الطفح الجلدي ، وتزيل السموم من الجسم ، وتزيد من إنتاج الحليب لدى الأمهات الجدد ، وحتى تعالج السرطان. وغني عن القول أنه لا يوجد دليل علمي على ذلك.

الاعتقاد بأن البنغولين لذيذ وعلاجي على حد سواء ، أصبحت فيتنام الآن ثاني أكبر سوق سوداء للبانجولين. جرّمت فيتنام التجارة في عام 2018 ، بعقوبة تصل إلى 15 عامًا ، لكنها قليلة جدًا ، بعد فوات الأوان. تشير التقديرات إلى أن 80 إلى 90 في المائة من جميع حيوانات البانجولين الفيتنامية قد تم اصطيادها على وشك الانقراض في العقود القليلة الماضية.


تتسبب المعادن النادرة الموجودة على المريخ والأرض في حدوث تأثيرات هائلة

تختلف السمات السطحية لنصف الكرة الشمالي والجنوبي للمريخ اختلافًا كبيرًا. في هذه الخريطة الطبوغرافية ، يكون نصف الكرة الشمالي (الموضح باللون الأزرق) في الغالب عبارة عن أراض منخفضة ناعمة وشهد نشاطًا بركانيًا واسع النطاق. يحتوي نصف الكرة الجنوبي (باللون البرتقالي) على سطح مرتفع قديم مملوء بالفوهات. يمكن أن يكون سبب هذا الانقسام هو تأثير عملاق. رصيد الصورة: جامعة أريزونا / LPL / SwRI

كشف بحث جديد أن تأثيرًا عملاقًا على المريخ منذ أكثر من أربعة مليارات عام قد يفسر الكمية غير العادية من العناصر "المحبة للحديد" في الكوكب الأحمر.

تتشكل الكواكب عندما تلتصق حبيبات الغبار الصغيرة ببعضها وتتكتل مع حبيبات أخرى ، مما يؤدي إلى تكوين أجسام أكبر تسمى "الكواكب الصغيرة". تستمر هذه الكواكب الصغيرة في الاصطدام مع بعضها البعض وإما تنبثق من النظام الشمسي ، أو تلتهمها الشمس ، أو تشكل كوكبًا. هذه ليست نهاية القصة ، حيث تستمر الكواكب في تجميع المواد جيدًا بعد تشكلها. تُعرف هذه العملية بالتراكم المتأخر ، وتحدث عندما تتساقط شظايا بقايا تكوين الكواكب على الكواكب الصغيرة.

ألقى عالم الكواكب رامون براسر من معهد طوكيو للتكنولوجيا والجيولوجي ستيفن موجزيس من جامعة كولورادو ، بولدر نظرة فاحصة على التأثير الهائل خلال التراكم المتأخر للمريخ والذي يمكن أن يفسر الكمية غير العادية من العناصر المعدنية النادرة في عباءة المريخ ، والتي هي الطبقة الموجودة أسفل قشرة الكوكب. ظهرت ورقتهم المنشورة مؤخرًا بعنوان "أثر هائل على كوكب المريخ" بالمعادن النبيلة "في المجلة رسائل البحوث الجيوفيزيائية.

عندما تجمع الكواكب الأولية ما يكفي من المواد ، تبدأ المعادن مثل الحديد والنيكل في الانفصال والغرق لتشكيل اللب. وهذا يفسر سبب تكوين نواة الأرض أساسًا من الحديد ، ومن المتوقع أن العناصر التي ترتبط بسهولة بالحديد يجب أن توجد أيضًا بشكل أساسي في اللب. ومن الأمثلة على العناصر "المحبة للحديد" ، والمعروفة باسم محبي الحديد ، الذهب والبلاتين والإيريديوم ، على سبيل المثال لا الحصر. ومع ذلك ، تمامًا مثل المريخ ، هناك عدد أكبر من عشاق العنكبوت في وشاح الأرض أكثر مما هو متوقع من خلال عملية تكوين اللب.

تشير تجارب الضغط العالي إلى أن هذه المعادن لا ينبغي أن تكون في الوشاح. لا تحب هذه المعادن أن تذوب في السيليكات ، وبدلاً من ذلك تفضل أن تغرق عبر الوشاح في قلب الأرض ، "قال براسر لمجلة أستروبيولوجي. "حقيقة أننا نمتلكهم على الإطلاق تعني أنه يجب أن يكونوا قد وصلوا بعد انفصال اللب والعباءة ، عندما أصبح من الصعب جدًا على هذه المعادن الوصول إلى اللب."

أظهرت ورقة بحثية أجراها براسر وزملاؤه عام 2016 بشكل قاطع أن تأثيرًا عملاقًا هو أفضل تفسير لوفرة عنصر الحديد في الأرض.

يجب أن تكون كمية نباتات الحديد المتراكمة خلال التراكم المتأخر متناسبة مع "المقطع العرضي للجاذبية" للكوكب. هذا المقطع العرضي هو بشكل فعال الشعيرات المتقاطعة التي "يراها" المصادم عندما يقترب من الكوكب المستهدف. يمتد المقطع العرضي للجاذبية إلى ما وراء الكوكب نفسه ، حيث أن جاذبية العالم ستوجه الجسم نحوه حتى عندما لا يكون الجسم في مسار تصادم مباشر. هذه العملية تسمى تركيز الجاذبية.

أظهرت الورقة السابقة أن الأرض بها عدد أكبر من محبي الحديد في الوشاح أكثر مما ينبغي ، حتى وفقًا لنظرية المقطع العرضي للجاذبية. أوضح العلماء ذلك من خلال إظهار أن تأثير جسم بحجم القمر على الأرض (بالإضافة إلى الحدث الذي شكل القمر) من شأنه أن يثري الوشاح بما يكفي من عشاق الفضاء لشرح القيمة الحالية.

تأثير عملاق مبكر

أظهر تحليل النيازك المريخية أن المريخ تراكم 0.8 في المائة أخرى بالكتلة (نسبة الوزن ، أو في المائة بالوزن) من المواد عن طريق التراكم المتأخر. في الورقة الجديدة ، أوضح براسر وموجسيس أنه لكي يقوم المريخ بتعديل كتلته بحوالي 0.8٪ بالوزن في حدث اصطدام واحد ، يتطلب جسمًا يبلغ قطره 1200 كيلومتر على الأقل.

كما يجادلون بأن مثل هذا التأثير كان يجب أن يحدث في وقت ما بين 4.5 و 4.4 مليار سنة مضت. يمكن استخدام دراسات بلورات الزركون في النيازك المريخية القديمة لتحديد تاريخ تكوين قشرة المريخ قبل 4.4 مليار سنة. على هذا النحو ، كان من المفترض أن يكون تأثير عملاق قد تسبب في ذوبان القشرة الأرضية على نطاق واسع ، ويجب أن يكون مثل هذا الحدث الكارثي قد حدث قبل الدليل على أقدم قشرة. إذا حدث الاصطدام في وقت مبكر من تاريخ الكوكب قبل 4.5 مليار سنة ، فلا بد من تجريد نباتات العنكبوت أثناء تشكل اللب. يوفر هذا التاريخ قيودًا نهائية ثابتة على وقت حدوث التأثير.

إن فهم التراكم المتأخر ليس مهمًا فقط لشرح وفرة عشبة الدلافين ، ولكن أيضًا لوضع حد أعلى لعمر المحيط الحيوي للأرض.

يقول براسر: "أثناء كل اصطدام ، يتم ذوبان جزء صغير من قشرة الأرض محليًا". "عندما يكون التراكم شديدًا للغاية ، فإن كل قشرة الأرض تقريبًا تكون منصهرة. مع انخفاض شدة التراكم ، تقل أيضًا كمية ذوبان القشرة. نحن نجادل في أن أقرب وقت يمكنك فيه تكوين محيط حيوي هو عندما يكون التراكم منخفضًا بدرجة كافية بحيث يتم ذوبان أقل من 50 في المائة من القشرة في أي وقت ".

يحتوي سطح المريخ أيضًا على انقسام غير عادي ، والذي يمكن تفسيره من خلال تأثير عملاق. يوجد نصف الكرة الجنوبي كتضاريس قديمة مليئة بالفوهات ، ويبدو نصف الكرة الشمالي أصغر سنًا وأكثر سلاسة وتأثر بالبراكين الواسعة. قد يكون تأثير عملاق قد خلق أيضًا أقمار المريخ ، ديموس وفوبوس ، على الرغم من أن النظرية البديلة هي أن فوبوس عالي المسامية يمكن أن يكون كويكبًا تم التقاطه.

تم تمويل العمل من قبل برنامج ناسا للبيولوجيا الخارجية والبيولوجيا التطورية ومؤسسة جون تمبلتون من خلال برنامج أصول مؤسسة التطور الجزيئي التطبيقي (FfAME).


ماذا يخبرنا الغبار من الفضاء عن أنفسنا

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

ماثيو جينجي في منزله في لندن. الصورة: هاري جينجي / مجلة كوانتا

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

كل عام ، يهبط ما يقرب من 10 جزيئات من الغبار الفضائي على كل متر مربع من سطح الأرض. "هذا يعني أنهم في كل مكان. هم في الشوارع. هم في منزلك. قال ماثيو جنجي ، عالم الكواكب في إمبريال كوليدج لندن والمتخصص في حبيبات الغبار الغريبة هذه ، والمعروفة باسم النيازك الدقيقة ، قد يكون لديك حتى بعض الغبار الكوني على ملابسك.

القصة الأصلية أعيد طبعها بإذن من مجلة كوانتا، منشور تحريري مستقل لمؤسسة Simons ، وتتمثل مهمته في تعزيز الفهم العام للعلوم من خلال تغطية التطورات والاتجاهات البحثية في الرياضيات والعلوم الفيزيائية وعلوم الحياة.

تتميز النيازك الدقيقة بأنها مستديرة ومتعددة الألوان مثل الرخام الصغير ، وهي مميزة كما هي موجودة في كل مكان ، ومع ذلك فقد أفلتت من الملاحظة حتى سبعينيات القرن التاسع عشر ، عندما كانت سفينة HMS تشالنجر جرفت البعثة بعضًا من قاع المحيط الهادئ. (على الأرض ، يميل تراكم الغبار الأرضي إلى التغلب على النوع الكوني وإخفائه).

لقرن من الزمان ، اعتقد العلماء أن الكرات الغريبة الموجودة في قاع البحر قد تساقطت من الأسطح المنصهرة للنيازك الكبيرة أثناء ارتطامها بالغلاف الجوي. في الواقع ، يطفو الغبار الكوني هنا من الصخور الفضائية على بعد مئات الملايين من الأميال ، حاملاً رسائل صغيرة.

لمدة 30 عامًا ، كان جينجي يفك رموز هذه الرسائل ، حبة واحدة في كل مرة.

بدأ حياته المهنية تمامًا كما تم تحديد القارة القطبية الجنوبية كمصدر جديد وافر من النيازك الدقيقة. تساعد الرياح الجنوبية القوية على إزالة الحطام الأرضي ، بحيث يأتي ما يصل إلى 10 في المائة من الغبار الموجود في الجليد من الفضاء. قال جينجي: "يجب أن أفعل الكثير من الأشياء السهلة" ، مثل معرفة "مما صنعوا ، كيف تبدو ، ما هي الأنواع المختلفة." منذ ذلك الحين ، حصل هو وغيره من المتخصصين في النيازك الدقيقة - مجتمع صغير بما يكفي "يعرف أطفال معظمهم" - على مزيد من المعلومات من الغبار. في الآونة الأخيرة ، كان جينجي يفسر الرسائل التي يحملها الغبار الفضائي ، ليس حول أصوله ، ولكن حول وجهته: الأرض في نقاط مختلفة من تاريخ الكوكب.

يستقبل البريطاني الأصلع النحيف مكالمات Zoom في غرفة نومه بلندن ، محصورًا بين سرير وخزانة ملابس ومجهر. أحضر المجهر إلى المنزل من المختبر حيث كان الإغلاق على وشك البدء في مارس الماضي ، مع الكثير من الغبار. عندما تحدثنا بالفيديو هذا الشتاء ، أمسك جينجي بوعاء بلاستيكي من صندوق في خزانة الملابس وهزه أمام الكاميرا. كان نصف الجرة مليئًا بالطمي الأسمر - غبار أنتاركتيكا ، وبعضها من الأرض ، وبعضها من خارج كوكب الأرض. أثناء قيامه بالفرز من خلاله ، يمكن أن يصادف Genge بقعة 6626 Mattgenge ، وهو كويكب يبلغ عرضه 8 كيلومترات بالقرب من المريخ تم تسميته على شرفه لمساهماته في دراسة الغبار الكوني.

تم تكثيف محادثتنا حول اكتشافاته المتربة وتحريرها من أجل التوضيح.

هل كنت دائما تحب النيازك؟ كيف اهتممت بالجيولوجيا؟

كنت مفتونًا كطفل بكتب ألغاز آرثر سي كلارك. هذا ما دفعني لطرح الكثير من الأسئلة. لكن سبب انجذابي للجيولوجيا هو أنني أحب الفن. كان هناك فصلين أجري فيهما الكثير من الرسم: أحدهما كان الجيولوجيا ، والآخر كان الفن. وبمجرد أن خرجت إلى الميدان وبدأت في رسم الصخور وأدركت أنه يمكنني استخدام رسوماتي كقصص بوليسية ، للعمل على تشكيل تلك الصخرة ، لرؤية الأحداث التي حدثت ملايين السنين في الماضي ، كنت مدمن مخدرات . ثم أصبحت الجيولوجيا على طول الطريق. [جينجي هو مؤلف كتاب الرسومات الميدانية الجيولوجية والرسوم التوضيحية: دليل عملي، تم نشره في عام 2020.]

ما الذي جذبك إلى غبار الفضاء بالتحديد؟

ركز علماء الفلك دائمًا على النجوم والمجرات. إنها حرفياً الأجزاء البراقة من علم الفلك التي ينجذب إليها الجميع. لكن في الواقع ، يعتبر الغبار أحد أهم أجزاء علم الفلك ، لأنه حسنًا ، تجلس النجوم هناك تنتج العناصر التي تصنع الكواكب في النهاية ، لكن الغبار هو الذي ينقل هذه الأشياء من النجوم إلى الكواكب. لولا الغبار ، لكان كوننا مكانًا عاديًا جدًا: نجوم تومض لا يوجد شيء حولها. يربط الغبار النجوم بكل شيء آخر ، بكل الكواكب ، كل الكائنات الحية على تلك الكواكب. إنه الغبار المسؤول ، في النهاية.

ماذا نعرف عن مصدر غبار الفضاء الأرضي؟

في البداية ، في التسعينيات ، كانت لدينا فكرة قليلة جدًا عن الأجسام الموجودة في النظام الشمسي التي تنتج كل هذا الغبار. كان الفرنسيون حريصين للغاية على الغبار القادم من المذنبات ولا أدري لماذا. لقد توصلنا في النهاية إلى أن النيازك الدقيقة تأتي إلى حد كبير من كويكبات بدائية. إنها تشبه نوعًا من النيزك يسمى الكوندريت الكربوني ، والذي يأتي من أكثر أنواع الكويكبات شيوعًا - الكويكبات الحاملة للكربون من النوع "C".

يشرح ماثيو جنج تاريخ نظامنا الشمسي بلغة الغبار الكوني.

ما الذي يمكن أن نتعلمه من النيازك الدقيقة والذي لا يمكننا تعلمه من النيازك ، إذا كان كلاهما يأتي بشكل أساسي من نفس المصدر؟

يمكننا أن نتعلم الكثير ، وهو ما يتعلق بالطريقة التي يتم بها توصيل الغبار إلى الأرض. لإيصال نيزك إلى الأرض ، عليك أن تطرده من كويكب ، ثم يطفو في الفضاء ويتغير مداره ببطء حتى يعبر هذا المدار في النهاية مدار الأرض. هذه عملية عشوائية تمامًا.

في حين أن جزيئات الغبار الصغيرة ، عندما تنفجر من على سطح كويكب أو تنطلق من السطح ، فإنها تذهب إلى الفضاء ، ويؤثر ضوء الشمس على حركتها. إنها عملية رائعة حقًا تسمى Poynting-Robertson light pull أحبها لأنها تبدو خيال علمي جدًا.

يؤدي هذا السحب الخفيف إلى إبطاء جزيئات الغبار بشكل أساسي ، وإذا قمت بإبطاء جسم ما في مداره ، فيجب أن يتحرك إلى الداخل ، لذلك يدور الغبار ببطء نحو الشمس. إنه يتحرك عبر مدارات الكواكب ، ولديه فرصة كبيرة لأن تجتاحه الكواكب. لذلك ، هناك آلية لتوصيل الغبار إلى الأرض وهي أكثر موثوقية بكثير من الآلية التي توفر قطعًا أكبر من الصخور. وبسبب ذلك ، فإن النيازك الدقيقة هي أفضل أخذ عينات لما هو موجود بالفعل في النظام الشمسي من النيازك التي تسمح لك بدراسة الكثير من الكويكبات والمذنبات أكثر مما تفعله النيازك.

لكن بالطبع النيازك الدقيقة صغيرة جدًا ، كل نيزك صغير يوفر لك قدرًا ضئيلًا من المعلومات ، في حين أن النيزك سيبقيك مشغولًا طوال حياتك إذا وجدت واحدة جيدة. لذلك تزودنا النيازك بالكثير من المعلومات حول عدد صغير من الأجسام ، وتوفر النيازك الصغيرة كمية ضئيلة من المعلومات حول الكثير من الأشياء. وهكذا يعمل الاثنان معًا بشكل جيد حقًا.

كيف يؤثر هذا التدفق المستمر للغبار على الأرض والكواكب الأخرى؟

لقد سقط على كوكبنا طوال تاريخ كوكبنا. لقد سقطت على المريخ. لقد سقطت على كوكب الزهرة. قد يكون لأصول الحياة علاقة بالغبار الكوني ، لأنه في الواقع أوصل معظم الأحماض الأمينية السليمة والجزيئات العضوية للأرض خلال القصف المتأخر [منذ حوالي 4 مليارات سنة]. على المريخ ، إذا كان هناك أي شيء يعيش في تربة المريخ ، فمن المحتمل أنه يأكل النيازك الدقيقة ، لأن هذا هو المصدر الرئيسي للمواد العضوية على سطح المريخ. أنت تقيس كمية النيكل في تربة المريخ وهي عدة في المائة ، والنيكل يأتي أساسًا من النيازك الدقيقة. أحب أن أفكر فيهم على أنهم أطعمة خفيفة على سطح المريخ.

حتى على الأرض في الوقت الحالي ، تعتبر النيازك الدقيقة مهمة من حيث توصيل المغذيات. أعمق وأبعد أجزاء المحيط بعيدة جدًا عن اليابسة لدرجة أنها تتلقى القليل جدًا من الغبار الأرضي ، وتحتاج الكائنات الحية إلى مجموعة من العناصر النزرة مثل الحديد من أجل البقاء. وفي الواقع ، فإن معظم الحديد الذي يتم تسليمه إلى جنوب المحيط الأطلسي وأجزاء من المحيط الجنوبي يأتي من النيازك الدقيقة.

لقد قلت إن النيازك الدقيقة تساعدنا في معرفة "ما هو موجود" في النظام الشمسي. هل يمكنك التحدث عن سبب تنوع الكويكبات؟ لماذا لا تتكون الكويكبات والكواكب كلها من نفس المادة؟

إذا كنت أعرف الإجابة الدقيقة على ذلك ، فسأكون - حسنًا ، في الواقع ، لا ، ربما لن أكون غنيًا. سأكون مشهورا. بعض الشيء.

لذا فالأمر يشبه الخبز إلى حد ما. تحصل على وعاء ، تملأه بالدقيق ، ثم تصب السكر في المنتصف ، ثم تخلطه جميعًا معًا. وعندما تخلط ، يتحرك السكر تدريجيًا إلى الخارج في الوعاء ويختلط مع الدقيق. لذلك مع مرور الوقت يتغير التكوين. تشكل نظامنا الشمسي في وعاء خلط من العناصر الكيميائية التي كانت تتراكم منذ الانفجار العظيم.

هذه الكرة الكونية الغنية بالحديد ، التي تم استعادتها من الطباشير في Lulworth Cove في المملكة المتحدة في عام 2017 وتم تصويرها بمجهر إلكتروني مسح ، تتميز بشبكة من القضبان التي تغطي السطح. هذه هي بلورات المغنتيت المتغصنة التي نمت مع تبريد الجسيمات بسرعة بعد تسخينها أثناء دخول الغلاف الجوي. يظهر المعدن الغني بالبلاتين كبقع مضيئة.

ما نهدف إلى القيام به عندما ننظر إلى النيازك والنيازك الدقيقة هو النظر إلى هذه المكونات المختلفة ومحاولة تحديد مكان تشكلها في القرص لإعادة بناء تاريخها. كيف تغير القرص على مدار حياته البالغة 3 ملايين سنة ، والتي تشكلت خلالها الكواكب؟ من المهم حقًا فهم ذلك ، لأن طبيعة كل كوكب تحددها المواد التي تتراكم في تلك المرحلة في وعاء الخلط لصنع هذا الكوكب. قد يكون الفرق بين وجود الحياة على هذا الكوكب أم لا. وفهم كيفية عمل أقراص الكواكب الأولية هذه سيمنحنا القدرة على التنبؤ بالشكل الذي ستبدو عليه الكواكب حول النجوم المختلفة وكيف تتشكل.

لقد أظهرت أيضًا أن النيازك الدقيقة يمكنها إخبارنا عن الأرض ، أليس كذلك؟

نعم ، الطريقة التي تختلط بها النيازك الدقيقة مع الغلاف الجوي للأرض لا تزودنا فقط بمعلومات حول ما يوجد هناك ، ولكن أيضًا ما هو بالأسفل هنا. تحصل معظم الجسيمات المعدنية على كل الأكسجين من الغلاف الجوي للأرض لأنها تأتي من خلال تسخينها وتتفاعل مع الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي ، لذلك عندما تقيس نظائر الأكسجين الخاصة بها ، فإن الأكسجين الموجود بها يتطابق تمامًا مع الأكسجين الموجود على الأرض.

لقد نشرت بحثًا مع آندي تومبكينز في عام 2016 طبيعة على نيزك صغير يبلغ من العمر 2.7 مليار سنة ، وجدناها في الحجر الجيري في أستراليا. لقد أدركنا أن كل الأكسجين في تلك الكرات يأتي من الغلاف الجوي للأرض. وهذا يمنحك طريقة لقياس الغلاف الجوي للأرض في الماضي ، وهو أكثر مباشرة من الطرق التي استخدمها الجيولوجيون في فعل ذلك - من خلال النظر إلى الكربونات البلورية التي نمت في قاع المحيط. هناك ، لديك عملية معقدة حقًا يجب عليك معرفة مقدار الأكسجين الموجود في الماء عند هذا العمق ، وربط ذلك بالمياه السطحية ثم الغلاف الجوي للأرض. إنه أمر صعب حقًا.

بينما إذا كنت تقوم بتسخين قطعة من المعدن في الغلاف الجوي على مدار 10 ثوانٍ ، فإنك تحصل على امتصاص فوري للأكسجين ، على بعد عدة كيلومترات فوق سطح الأرض - وهي طريقة رائعة لقياس تكوين الغلاف الجوي العلوي للأرض. ومن الرائع أيضًا ، أنه يمكنك الذهاب إلى الصخور ، وجمع هذه الأجزاء الصغيرة من الغبار الفضائي ، ويمكنهم إخبارك عن الغلاف الجوي للأرض في الماضي. كم ذلك رائع؟ الشيء العظيم هو أنه & # x27s ليس فقط على الأرض. إذا وجدنا يومًا ما نيازكًا دقيقة على المريخ ، فيمكننا دراسة تاريخ الغلاف الجوي للمريخ.


كيفية بناء كوكب: المعادن الثقيلة هي المكونات الرئيسية

توصلت دراسة جديدة إلى أن الكواكب قد لا تكون قادرة على التكون دون مساعدة العناصر الثقيلة مثل السيليكون والتيتانيوم والمغنيسيوم.

ووجدت الدراسة أن النجوم التي تستضيف الكواكب لديها تركيزات أعلى من مثل هذه "المعادن" - يتحدث الفلكي عن عناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم - مقارنة بالحديد مقارنة بالنجوم غير الكواكب.

قال المؤلف الرئيسي فاردان أديبيكيان ، من مركز الفيزياء الفلكية بجامعة بورتو في البرتغال: "لتكوين الكواكب ، يحتاج المرء إلى عناصر ثقيلة".

تتحد الكواكب من قرص الغبار والغاز المتبقي بعد ولادة نجمها الأم. وفقًا للنظرية الرائدة لتكوين الكواكب ، نموذج تراكم النواة ، تتجمع الجسيمات الصغيرة معًا ، وتنمو بشكل أكبر وأكبر حتى تنتج الكواكب الأولية.

لطالما اشتبه العلماء في أن النجوم ذات المعادن العالية من المرجح أن يكون لها كواكب تدور حولها. لطالما كان الحديد مؤشرا أساسيا.

قال أديبيكيان لموقع ProfoundSpace.org عبر البريد الإلكتروني: "عادة ، في الفيزياء النجمية ، يستخدم الناس محتوى الحديد كمؤشر للمعدنية الكلية".

دراسة النجوم الشبيهة بالشمس

درس أديبكيان وزملاؤه 1111 نجمًا شبيهًا بالشمس ، 135 منها تستضيف كواكبًا. قاموا بتحليل الملاحظات الطيفية التي تم إجراؤها بواسطة المرصد الأوروبي الجنوبي عالي الدقة للبحث عن الكواكب ذات السرعة الشعاعية.

The team focused especially on so-called "alpha elements," which are produced by adding a helium nucleus — also known as an alpha particle — to another atom in the interior of stars. For example, adding an alpha particle to a carbon atom results in an oxygen atom.

The scientists found that the planet-harboring stars have high metallicities, containing lots of alpha elements like silicon, titanium and magnesium. Further, the ratio of such heavy elements to the amount of iron was consistently higher in stars with planets, with the greatest discrepancy observed for magnesium.

While affirming the importance of stellar metallicity in planet formation, the new study also implies that metals other than iron may play a more crucial role than previously considered, particularly for low-mass planets, researchers said.

"Although terrestrial planets can be found at low-iron regimes, they are mostly enhanced by other metals," Adibekyan said.

The results were published in the July issue of the journal Astronomy & Astrophysics.


Jul 31st: Into The Comet

Description: Space scoop, news for children. In a recent study, a computer ran a “machine learning” software program called the Deflector Selector. It was fed millions of simulations of asteroids careening towards Earth. Each one resulted in either the asteroid hitting or missing the Earth.

Bio: Richard Drumm is President of the Charlottesville Astronomical Society and President of 3D – Drumm Digital Design, a video production company with clients such as Kodak, Xerox and GlaxoSmithKline Pharmaceuticals. He was an observer with the UVa Parallax Program at McCormick Observatory in 1981 & 1982. He has found that his greatest passion in life is public outreach astronomy and he pursues it at every opportunity.

Today’s sponsor: This episode of “365 Days of Astronomy” is sponsored by — no one. We still need sponsors for many days in 2016, so please consider sponsoring a day or two. Just click on the “Donate” button on the lower left side of this webpage, or contact us at [email protected]

Transcript:
This is the 365 Days of Astronomy Podcast. Today we bring you a new episode in our Space Scoop series. This show is produced in collaboration with Universe Awareness, a program that strives to inspire every child with our wonderful cosmos.

Do you live in a part of the world that experiences snowstorms or dust storms? For most of us extreme weather like a sudden blizzard can have a huge impact on our daily lives.

Snow and wind can stop transportation and knock out power, heat and communication, sometimes for days at a time. A major pain in the neck!

Well, between 2014 and 2016 the Rosetta spacecraft flew alongside Comet 67P/Churyumov–Gerasimenko. I say “flew alongside” because 67P doesn’t have enough mass for you to orbit it. You really do have to fly alongside.

During these two years, Rosetta faced something similar to the extreme weather we can get on Earth.

A 146 second long time exposure picture was taken by Rosetta on January 21st, 2016, during its flight beside Comet 67P. I’ll put a link to it in the show notes so you can see it for yourself. The photo: http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2018/01/Comet_storm

Although it looked like a snowstorm, what we’re actually seeing are grains of cosmic dust passing in front of Rosetta’s OSIRIS hi-res camera.

Comets are sometimes called “dirty snowballs” because they’re made of ice and dust.

Now, this dust isn’t like the dust under my bed, which is broken bits of cotton fibers and cat hairs. Cosmic dust is the solid bits that are blown off from a supernova explosion. Tiny bits of carbon, silicon and assorted metals.

When comets travel close to the Sun the heat warms their surface and causes ice to evaporate into space, carrying the dust along with it.

Traveling so close to Comet 67P, Rosetta faced a number of these storms and beatings from the dust grains.

But despite its dangers, the dust is extremely interesting to scientists. During its lifetime, Rosetta studied tens of thousands of dust grains, providing information that’s helping scientists to understand the building blocks of the Solar System.

Rosetta was covered with instruments that studied the comet in great detail.

Rosetta’s ROSINA, or Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis, instrument detected low molecular weight or “volatile” organic compounds. It also detected the amino acid glycine in the comet’s coma, or the atmosphere of sorts that 67P has.

Rosetta’s COSIMA or COmetary Secondary Ion Mass Analyzer instrument photographed the dust grains with a microscope and then analyzed some of them with its mass spectrometer.

This revealed the atoms the grains were made from: silicon, carbon, sodium, phosphorous, nitrogen, iron and magnesium. COSIMA also detected heavyweight so-called “refractory” carbonaceous compounds, similar to the carbonaceous chondrite meteorites.

One of the team members even named 6,053 of the particles that were detected. Names like Oleg, Rosario, Jennifer and Vincenzo.

Rosetta’s GIADA, or Grain Impact Analyzer and Dust Accumulator, instrument detected the momentum, mass & speed of thousands of dust grain particles.

Rosetta’s MIDAS, or Micro Imaging Dust Analysis System, also studied the dust grains’ 3 dimensional structure!

Studying the smallest and the most pristine grains that were ejected from 67P is helping scientists to understand the building blocks of comets.

One of the most important things to remember about comets is that they are reservoirs of primitive material left over from the formation of the solar system.

Now, while meteorites also have material from that distant time too, their matter has been much modified by being locked up in an asteroid for billions of years.

Comets, on the other hand, have not really changed much in 4.5 billion years.

So the matter in comets has been through much less modification than meteorites and is a much clearer window into the makeup of the early solar system.

Cometary material likely ended up in the pre-biotic soup of molecules that resulted in the formation of life here on Earth.

Hey, Here’s A Cool Fact:
Like many spacecraft, Rosetta used the stars to navigate. The craft’s startrackers used a star pattern recognition function to know its orientation with respect to the Sun and Earth.

I kinda do this myself when I’m out under the night sky. I look for the familiar patterns of stars to orient myself.

On some occasions when Rosetta was flying closer to the comet, and therefore through denser regions of outflowing gas and dust, the startrackers locked on to dust grains instead of stars.

This created pointing errors and in some cases put the spacecraft in a temporary safe mode. Probably scared the heck out of its controllers back on Earth!


شاهد الفيديو: Episode 2 Rocky Planets (شهر اكتوبر 2021).