نمونه های سیارک بننو ناسا رازی 4.5 میلیارد ساله را فاش می کند

نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از سیارک بننو توسط ناسا، جزئیات شگفت‌انگیز جدیدی را در مورد چگونگی شکل‌گیری منظومه شمسی در حدود 4.5 میلیارد سال پیش آشکار می‌کنند. یک تجزیه و تحلیل شیمیایی جدید، نظریه‌های قبلی درباره زادگاه این سیارک را به چالش می‌کشد و نشان می‌دهد که مشتری نقش مهمی در شکل‌دهی موادی که بننو و دیگر اجرام باستانی از آن‌ها تشکیل شده‌اند، داشته است.

بننو هر 1.2 سال یک بار به دور خورشید می چرخد ​​و تقریبا هر شش سال یک بار به زمین نزدیک می شود و در فاصله تقریبا 300000 کیلومتری (186000 مایلی) قرار می گیرد. ماموریت OSIRIS-REx ناسا به این سیارک سفر کرد، مواد را از سطح آن جمع آوری کرد و نمونه ها را با موفقیت به زمین در سال 2023 تحویل داد.

در 23 سپتامبر 2023، یک کپسول حامل تقریبا 120 گرم ماده سیارکی در صحرای یوتا فرود آمد. دانشمندان در سراسر جهان متعاقبا بخش‌های کوچکی از محموله گرانبها را برای مطالعه دقیق دریافت کردند.

در میان آنها ماریا شونباچلر، پروفسور ژئوشیمی ایزوتوپی در ETH زوریخ بود که آزمایشگاه او نیم گرم ماده Bennu دریافت کرد. تیم او بلافاصله شروع به بررسی نمونه ها برای سرنخ هایی در مورد تاریخچه سیارک کرد.

این تحقیق که اکنون در Science Advances منتشر شده است، یک امضای شیمیایی متمایز را کشف کرده است که نه تنها به شناسایی منشأ بننو کمک می کند، بلکه شواهد جدیدی در مورد فرآیندهایی که منظومه شمسی اولیه را شکل داده اند ارائه می دهد.

اثر انگشت شیمیایی Bennu اقوام کیهانی آن را آشکار می کند

برای بررسی منشا Bennu، محققان ETH زوریخ ایزوتوپ‌های سه عنصر آهن، تیتانیوم و کروم را بررسی کردند.

ایزوتوپ ها اشکال متفاوتی از یک عنصر شیمیایی هستند که دارای تعداد متفاوتی از نوترون ها هستند و به آنها جرم های کمی متفاوت می دهند. با اندازه گیری مقادیر نسبی این ایزوتوپ ها، دانشمندان می توانند اثر انگشت شیمیایی یک ماده را شناسایی کنند. این الگوها سرنخ هایی در مورد محل پیدایش مواد تشکیل دهنده یک سیارک و در برخی موارد، زمان تشکیل آن ها ارائه می دهند.

تجزیه و تحلیل نشان داد که آهن و تیتانیوم به طور قابل توجهی به طور مساوی در سراسر مواد Bennu توزیع شده اند. همچنین یک رابطه شیمیایی نزدیک بین Bennu، سیارک ریوگو، و یک گروه نادر از شهاب‌سنگ‌های ابتدایی به نام شهاب‌سنگ CI را کشف کرد.

شهاب‌سنگ‌های CI بقایای غنی از کربن از منظومه شمسی اولیه هستند که در طول میلیاردها سال دستخوش تغییرات نسبتا کمی شده‌اند. آنها در میان شهاب سنگ های کشف شده روی زمین بسیار غیر معمول هستند.

شهاب‌سنگ‌های Bennu، Ryugu و CI دارای اثرانگشت ایزوتوپی مشابهی هستند که نشان می‌دهد مواد اولیه آن‌ها از همان مخزن غبار کیهانی باستانی آمده‌اند. امضاهای شیمیایی آنها نیز به طور قابل ملاحظه ای با سایر سیارک ها، گروه های شهاب سنگ و سیارات شناخته شده متفاوت است.

این شباهت ها سرنخ مهمی در مورد اینکه این اجرام کجا شکل گرفته اند و چه شرایطی در مراحل اولیه منظومه شمسی وجود داشته اند، ارائه می دهد.

دانشمندان محل تولد غیرمنتظره بننو را کشف کردند

برای سال‌ها، محققان عموما بر این باور بودند که سیارک‌های بدوی مانند Bennu در خارج از منظومه شمسی، شاید در همان مناطق دوردستی که دنباله‌دارها در آن شکل گرفته‌اند، سرچشمه می‌گیرند. آنها همچنین مشکوک بودند که مواد اولیه Bennu نسبتا دیر در توسعه منظومه شمسی گرد هم آمده است.

در عوض، محققان پیشنهاد می‌کنند که موادی که به شهاب‌سنگ‌های بننو، ریوگو و CI تبدیل شده‌اند، در نزدیکی مرزی به نام خط آب-یخ انباشته شده‌اند.

این مرز ناحیه ای را در دیسک اطراف خورشید جوان نشان می دهد که در آن دما به اندازه کافی پایین بود تا بخار آب به یخ تبدیل شود. حدود 4.5 میلیارد سال پیش، ممکن است محل ملاقات مهمی برای سفر مواد از بخش‌های مختلف منظومه شمسی در حال توسعه بوده باشد.

گرد و غباری که در هر دو ناحیه داخلی و خارجی منشا می گیرد در نزدیکی این مرز مخلوط شده است. یخ آب به کوچکترین ذرات کمک کرد تا به هم بچسبند و به تدریج در اجسام بزرگتر جمع شوند.

شونباخلر می‌گوید: «بنو ترکیبی است: این ماده به وضوح با منظومه شمسی درونی یا بیرونی مطابقت ندارد.

ترکیب شیمیایی غیرمعمول آن نشان می‌دهد که Bennu از ترکیبی از مواد منشا گرفته از هر دو منطقه به جای یک منبع مجزا تشکیل شده است.

مشتری ممکن است نقش مهمی در شکل گیری بننو داشته باشد

محققان همچنین سناریویی را توسعه دادند که توضیح می‌دهد چگونه این اختلاط می‌تواند رخ دهد و مشتری به عنوان یک بازیگر کلیدی ظاهر شود.

مشتری در اوایل تاریخ منظومه شمسی، در حدود یک میلیون سال پس از تولد خورشید، به طرز خارق العاده ای شروع به شکل گیری کرد. در آن زمان خورشید جوان توسط یک صفحه چرخان از گاز، غبار و یخ احاطه شده بود.

در درون این دیسک، ذرات کوچک بی‌شماری به تدریج با هم برخورد کردند و به هم چسبیدند و از طریق فرآیندی به نام برافزایش، اجسام بزرگ‌تری ساختند. با گذشت زمان، برخی از این اجسام در حال رشد به سیارک ها و سیارات تبدیل شدند.

با افزایش سریع جرم مشتری، تأثیر گرانشی عظیم آن شروع به تغییر شکل توزیع مواد در سراسر دیسک کرد.

محققان پیشنهاد می‌کنند که غول گازی در حال رشد تا حدودی مانند یک مانع ساختاری عمل می‌کند و از عبور بیشتر ذرات بزرگ‌تر از ناحیه مداری آن جلوگیری می‌کند و در عین حال اجازه می‌دهد گرد و غبار ریزتر در اطراف آن حرکت کند.

این ماده ریز که از قسمت‌های مختلف دیسک نشات می‌گیرد، می‌تواند به طور گسترده در نزدیکی خط آب-یخ مخلوط شود.

طبق سناریوی پیشنهادی، اجسام مادر بننو و ریوگو، همراه با اجسامی که شهاب‌سنگ‌های CI را تولید کردند، از این ماده کاملا مخلوط تشکیل شدند.

بنابراین ممکن است مشتری نه تنها به تعیین محل شکل گیری این سیارک های باستانی کمک کرده باشد، بلکه همچنین به تعیین اینکه چه موادی در آنها ادغام شده اند نیز کمک کرده است.

گرد و غبار و یخ باستانی عناصر سازنده زمین را آشکار می کند

سناریوی شکل‌گیری پیشنهادی می‌تواند دو مورد از جذاب‌ترین ویژگی‌های بننو را توضیح دهد: فراوانی مواد حاوی آب و شباهت شیمیایی آن به خورشید.

در نزدیکی مرز آب و یخ، یخ می تواند با تغییر دما تبخیر شود و بخار آب آزاد شود که بعدا دوباره در مناطق خنک تر متراکم شد. این فرآیند به تمرکز آب در ماده ای که بننو از آن تشکیل شده کمک می کرد.

در همین حال، تأثیر مشتری ممکن است حرکت ذرات بزرگتر را محدود کرده باشد و مواد اصلی سیارک را غبار ریز تحت سلطه قرار دهد.

از آنجایی که این ذرات ریز می توانستند به طور موثر در سراسر دیسک به گردش درآیند و با هم مخلوط شوند، ترکیب شیمیایی را حفظ کردند که بسیار شبیه به مخلوط عنصری کلی موجود در خورشید است.

این فرآیند تا حدودی شبیه به روشی است که گرد و غبار ریز خانگی به جای ماندن در یک مکان، پخش می شود و در بسیاری از سطوح مختلف می نشیند.

این اختلاط گسترده می تواند توضیح دهد که چرا مواد Bennu چنین نمونه ای از مواد موجود در اولین تاریخ منظومه شمسی را حفظ می کند.

همانطور که شونباخلر می گوید: "بنو ممکن است بهترین نگاه ما را از ترکیب اصلی عناصر شیمیایی که سیارات زمینی در نهایت از آن ساخته شده اند ارائه دهد."

Bennu یک سیارک استثنایی بدوی در نظر گرفته می شود زیرا مواد آن تقریبا 4.5 میلیارد سال پیش تشکیل شده است و از آن زمان تاکنون تغییرات شیمیایی نسبتا کمی را تجربه کرده است.

این امر باعث می‌شود که نمونه‌های آن برای بازسازی شرایطی که قبل از پایان یافتن زمین و سایر سیارات سنگی وجود داشت، ارزشمند باشد.

با مطالعه شیمی این سیارک، دانشمندان می توانند بهتر درک کنند که منظومه شمسی چگونه توسعه یافته و کدام فرآیندها ترکیب سیارات آن را تعیین می کند.

مواد معدنی حاوی آب و ترکیبات آلی بننو نیز این موضوع را برای بررسی چگونگی دستیابی زمین اولیه به برخی از مواد شیمیایی لازم برای زندگی مهم می کند.

اگرچه این یافته‌ها دقیقا چگونگی رسیدن آن مواد به سیاره ما را مشخص نمی‌کند، اما شواهد ارزشمندی در مورد اینکه این مواد از کجا منشأ گرفته‌اند و چگونه در سراسر منظومه شمسی جوان توزیع شده‌اند، ارائه می‌کنند.

یک ماموریت جدید به ماه مریخ می تواند چیزهای بیشتری را فاش کند

با وجود کشفیات جدید، چندین سوال بی پاسخ مانده است.

شونباشلر ادامه می دهد: «ما اکنون در تعجب هستیم که آیا سایر سیارک ها دارای نشانه ایزوتوپی مشابه با بننو و ریوگو هستند یا خیر.

محققان همچنین می‌خواهند به طور دقیق‌تری تعیین کنند که مشتری چگونه بر حرکت غبار تأثیر گذاشته و آیا تأثیرات گرانشی آن مسئول تجمع ذرات ریز به‌ویژه بوده است یا خیر.

نمونه‌های سیارکی اضافی می‌توانند به دانشمندان کمک کنند تا سناریوی شکل‌گیری پیشنهادی را آزمایش کنند و مشخص کنند که آیا امضای شیمیایی بننو توسط دیگر اجرام باستانی مشترک است یا خیر.

با تکمیل تحلیل Bennu، شونباخلر به دنبال فرصتی دیگر برای بررسی مواد اولیه منظومه شمسی است.

آژانس فضایی ژاپن، JAXA، در حال آماده سازی یک نمونه ماموریت بازگشت به فوبوس، یکی از دو قمر مریخ است. این ماموریت قرار است در پایان اکتبر 2026 با هدف جمع آوری مواد از ماه مریخ و بازگرداندن آن به زمین پرتاب شود.

او می گوید: «به دست آوردن این ماده برای تجزیه و تحلیل آن در آزمایشگاه من نیز هیجان انگیز خواهد بود.

Schönbächler قصد دارد برای دسترسی به نمونه ها به JAXA درخواست دهد. با این حال، جامعه علمی باید صبور باشد. انتظار می رود کپسول حامل مواد فوبوس تا سال 2031 به زمین بازگردد.

این نمونه‌های آینده می‌توانند قطعه مهم دیگری از پازل را فراهم کنند و به محققان کمک کنند تا چگونگی تبادل مواد در مناطق مختلف منظومه شمسی اولیه و در نهایت تولید سیارات، قمرها و سیارک‌هایی را که امروزه مشاهده می‌کنیم، یاری دهند.

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

چه می شد اگر انرژی تاریک زمانی منفی بود؟ دانشمندان یک احتمال جدید شگفت انگیز را کشف کردند

دانشمندان یک منبع اکسیژن مخفی در اعماق زمین کشف کردند که می تواند تاریخ سیاره ما را بازنویسی کند.

یافته های مطالعه نشان می دهد که شاهدانه ممکن است بدون اینکه شما بدانید خواب شما را خراب می کند