دانشمندان از کشفی که داستان منشا زمین را به چالش می کشد، «واقعا شگفت زده شده اند».

دانشمندان مدت‌هاست بحث می‌کنند که مواد اولیه تشکیل‌دهنده زمین از کجا آمده است. اگرچه سیاره ما در درون منظومه شمسی قرار دارد، بسیاری از محققان پیشنهاد کرده اند که 6 تا 40 درصد از مصالح ساختمانی آن از بیرون منظومه شمسی، فراتر از مشتری وارد شده است.

این ایده به ویژه برای توضیح چگونگی دستیابی زمین به مواد فراری مانند آب مهم بوده است. اگر آن مواد از دورتر بیرون آمده باشند، پس ماده باید بین مناطق بیرونی و درونی منظومه شمسی در حین شکل گیری زمین حرکت کرده باشد.

دانشمندان سیاره‌شناسی پائولو سوسی و دن بوور از ETH زوریخ، اندازه‌گیری‌های موجود نسبت ایزوتوپ‌های طیف وسیعی از شهاب‌سنگ‌ها، از جمله نمونه‌های مرتبط با مریخ و سیارک وستا را با ترکیب ایزوتوپی زمین مقایسه کردند.

ایزوتوپ ها اتم های برادر یک عنصر (تعداد پروتون یکسان) هستند که جرم متفاوتی دارند (تعداد نوترون متفاوت).

با استفاده از یک رویکرد جدید برای تجزیه و تحلیل این داده ها، محققان به یک نتیجه قابل توجه رسیدند. نتایج آنها نشان می دهد که مواد تشکیل دهنده زمین به طور کامل از درون منظومه شمسی آمده است.

به نظر می رسد مواد بیرونی منظومه شمسی کمتر از دو درصد از کل جرم زمین را تشکیل می دهند و احتمالا هیچ کدام را ندارند. این مطالعه در Nature Astronomy منتشر شد.

سوسی می‌گوید: «محاسبات ما روشن می‌کند: مصالح ساختمانی زمین از یک مخزن مواد منشا می‌گیرد. همکار او بوئر می‌افزاید: «ما واقعا شگفت‌زده شدیم که متوجه شدیم زمین کاملا از مواد درون منظومه شمسی تشکیل شده است که از هر ترکیبی از شهاب‌سنگ‌های موجود متمایز است.

تیم ETH زوریخ تجزیه و تحلیل خود را بر اساس اندازه‌گیری‌های موجود از ده سیستم مختلف ایزوتوپی که در شهاب‌سنگ‌ها یافت می‌شود، استوار کرد. مطالعات قبلی معمولا بر روی دو سیستم ایزوتوپی متمرکز بود.

سوسی می گوید: «مطالعات ما در واقع آزمایش های علم داده است. ما محاسبات آماری را انجام دادیم که به ندرت در ژئوشیمی استفاده می شود، حتی اگر ابزار قدرتمندی باشد.

دانشمندان برای دهه‌ها از ایزوتوپ‌ها در شهاب‌سنگ‌ها برای ردیابی محل شکل‌گیری اجرام آسمانی، از جمله اینکه از کدام ناحیه از منظومه شمسی آمده‌اند، استفاده کرده‌اند. با این حال، برای سال‌های متمادی، ایزوتوپ‌های اکسیژن ابزار اصلی برای شناسایی آن منشا بودند.

این در اوایل دهه 2010 تغییر کرد، زمانی که یک محقق آمریکایی نشان داد که ایزوتوپ‌های عناصر دیگر، از جمله کروم و تیتانیوم، می‌توانند محل تشکیل شهاب‌سنگ‌ها را نیز آشکار کنند.

این کشف به دانشمندان اجازه داد تا شهاب سنگ ها را به دو گروه بزرگ تقسیم کنند. شهاب سنگ های غیر کربنی منحصرا در منظومه شمسی داخلی شکل گرفته اند. شهاب‌سنگ‌های کربنی حاوی آب و کربن بیشتری هستند و از منظومه شمسی بیرونی منشا گرفته‌اند.

بر اساس تجزیه و تحلیل جدید، زمین به طور کامل از مواد غیر کربنی ساخته شده است. محققان هیچ مدرکی مبنی بر تبادل مواد پیشنهادی قبلی بین مخازن درونی و بیرونی منظومه شمسی پیدا نکردند.

این نشان می‌دهد که زمین در یک محیط نسبتا پایدار رشد کرده است، و به تدریج اجسام سیاره‌ای کوچک‌تر در مجاورت خود را به همراه دارد. همچنین به این معنی است که بیشتر مواد فرار، از جمله آب، باید قبلا در درون منظومه شمسی وجود داشته باشد.

چرا منظومه شمسی جوان با دو مخزن مجزا از مواد ختم شد؟

دانشمندان فکر می کنند مشتری نقش اصلی را ایفا کرده است. همانطور که غول گازی به سرعت رشد کرد، گرانش عظیم آن شکافی را در دیسک پیش سیاره ای اطراف خورشید جوان ایجاد کرد. این دیسک ها حلقه ای شکل هستند و از گاز و غبار تشکیل شده اند. آنها زادگاه سیارات هستند.

به نظر می رسد مشتری به عنوان یک مانع عمل کرده و حرکت مواد را از منظومه شمسی بیرونی به منطقه داخلی محدود می کند. با این حال، تا به حال، دانشمندان نمی دانستند که این مانع واقعا چقدر موثر است.

تجزیه و تحلیل جدید نشان می دهد که مواد بسیار کمی از ماورای مشتری تا کنون به منطقه ای که زمین شکل گرفته است رسیده است.

باور تأکید می‌کند: «محاسبات ما بسیار قوی هستند و فقط بر روی خود داده‌ها تکیه می‌کنند، نه بر فرضیات فیزیکی، زیرا هنوز به طور کامل درک نشده‌اند.

نتایج همچنین نشان می دهد که ترکیب مواد زمین شبیه مریخ و وستا است.

محققان گمان می کنند که عطارد و زهره می توانند همانند زمین، مریخ و وستا باشند.

پائولو سوسی می گوید: «بر اساس تجزیه و تحلیل ما، می توانیم ترکیب این دو سیاره را به صورت نظری پیش بینی کنیم.

با این حال، در حال حاضر، نمی توان آن پیش بینی را مستقیما آزمایش کرد. دانشمندان در حال حاضر نمونه‌های سنگی از عطارد یا زهره، دو سیاره نزدیک به خورشید، ندارند که بتوان آن‌ها را به روشی مشابه آنالیز کرد.

سوسی می‌گوید: «نتایج ما، تاریخ شکل‌گیری زمین و سایر سیارات سنگی را روشن می‌کند.

این یافته ها همچنین یک سوال مهم جدید را مطرح می کند. اگر زمین مقادیر زیادی مواد غنی از آب را از بیرون منظومه شمسی دریافت نمی کرد، دانشمندان باید توضیح دهند که چگونه آب کافی در منظومه شمسی داغ داخلی وجود داشته است تا در نهایت اقیانوس های زمین را تولید کند.

سوسی و تیمش قصد دارند این سوال را در مرحله بعدی بررسی کنند. آنها همچنین می خواهند تعیین کنند که آیا فرآیندهای مشابهی می تواند در منظومه های سیاره ای اطراف ستاره های دیگر رخ دهد یا خیر.

سوسی می‌گوید: «اما تا آن زمان، من و دن باید در بحث‌های داغ زیادی درباره ترکیب مادی زمین و سیارات همسایه‌اش شرکت کنیم، زیرا گفتمان علمی درباره اجزای سازنده زمین، علی‌رغم یافته‌های جدید، هنوز به پایان نرسیده است».

مواد ارائه شده توسط ETH Zurich. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.

فسیل 90 میلیون ساله دایناسور کوچکی را نشان می دهد که در امتداد سواحل ژاپن زندگی می کند

گرد و غبار ستاره ای مدفون در یخ های قطب جنوب راز کیهانی 80000 ساله را فاش می کند

دانشمندان مولکول‌های 160 میلیون ساله را با قدرتی شگفت‌انگیز در برابر ابر میکروب‌ها احیا کردند.

یک راز 400 درجه در اعماق مریخ پنهان شده است