كان كوكب المشتري بمثابة السقوط المبكر. إن إلقاء نظرة فاحصة على عصور الصخور وشظايا المعادن من ولادة النظام الشمسي يشير إلى أن الكوكب العملاق قد تشكل في وقت مبكر. ربما خلال المليون سنة الأولى من عمر النظام الشمسي. إذا كان الأمر كذلك ، فقد يساعد وجود المشتري في تفسير سبب صغر حجم الكواكب الداخلية. تشير دراسة جديدة إلى أنها قد تكون مسؤولة عن وجود الأرض.
في السابق ، قدر علماء الفلك عمر المشتري بنماذج الكمبيوتر. توضح هذه المحاكاة كيف تتشكل الأنظمة الشمسية بشكل عام. تنمو عمالقة الغاز مثل المشتري من خلال تراكم المزيد والمزيد من الغاز. يأتي هذا الغاز من أقراص دوارة من الغاز والغبار حول نجم شاب. لا تدوم الأقراص عادةً أكثر من 10 ملايين سنة. لذلك استنتج علماء الفلك أن كوكب المشتري تشكل في الوقت الذي اختفى فيه قرص الشمس. كان لابد أن تكون قد ولدت بعد ما لا يقل عن 10 ملايين سنة بعد بدء تشكل النظام الشمسي.
الشرح:ما هو نموذج الكمبيوتر؟
يقول توماس كروجر:"يمكننا الآن استخدام البيانات الفعلية من النظام الشمسي لإظهار تشكل كوكب المشتري حتى قبل ذلك". هو عالم جيوكيميائي. يدرس التركيب الكيميائي للصخور. أجرى كروجر البحث أثناء وجوده في جامعة مونستر في ألمانيا. وهو الآن في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا. لدراسة كوكب المشتري ، أحد أكبر الأجسام في النظام الشمسي ، تحول هو وزملاؤه إلى بعض أصغرها:النيازك.
النيازك عبارة عن كتل من المواد من الفضاء تهبط على الأرض. تأتي معظم النيازك من حزام الكويكبات. هذه حلقة من الصخور تقع حاليًا بين المريخ والمشتري. لكن تلك الكتل من الصخور والمعادن ولدت على الأرجح في مكان آخر.
لحسن الحظ ، تحمل النيازك توقيعًا على أماكن ميلادها. احتوى قرص الغاز والغبار الذي تكونت منه الكواكب على أحياء مختلفة. كان لكل منها ما يعادل "الرمز البريدي" الخاص به. كل منها غني بنظائر معينة. النظائر هي ذرات من نفس العنصر لها كتل مختلفة. يمكن للقياسات الدقيقة لنظائر النيزك أن تشير إلى مكان ولادته.
اختار كروجر وزملاؤه 19 عينة من نيازك حديدية نادرة. جاءت العينات من متحف التاريخ الطبيعي في لندن ، إنجلترا ، ومتحف فيلد في شيكاغو ، إلينوي. تمثل هذه الصخور النوى المعدنية لأول أجسام تشبه الكويكبات تتجمد أثناء تشكل النظام الشمسي.
وضع الفريق جرامًا من كل عينة في محلول من حمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك. ثم تركه الباحثون يذوب. يقول كروجر:"رائحتها كريهة".
ثم قاموا بفصل عنصر التنجستن. إنه متتبع جيد لكل من عمر النيزك ومكان ميلاده. قاموا أيضًا بإخراج عنصر الموليبدينوم. إنه متتبع آخر لمنزل نيزك.
درس الفريق الكميات النسبية لبعض نظائر العناصر:الموليبدينوم 94 ، الموليبدينوم 95 ، التنجستن 182 والتنغستن 183. من البيانات ، حدد الفريق مجموعتين متميزتين من النيازك. تشكلت مجموعة واحدة أقرب إلى الشمس من كوكب المشتري اليوم. الآخر تشكل على مسافة أبعد من الشمس.
أظهرت نظائر التنغستن أيضًا أن كلا المجموعتين موجودتان في نفس الوقت. كانت المجموعات موجودة بين حوالي 1 مليون و 4 ملايين سنة بعد بدء النظام الشمسي. وُلد النظام الشمسي منذ حوالي 4.57 مليار سنة. هذا يعني أن شيئًا ما يجب أن يبقي المجموعتين منفصلين.
يقول كروجر إن المرشح الأكثر ترجيحًا هو كوكب المشتري. حسب فريقه أن نواة كوكب المشتري ربما نمت إلى حوالي 20 ضعف كتلة الأرض في المليون سنة الأولى من النظام الشمسي. هذا من شأنه أن يجعل كوكب المشتري أقدم كوكب في النظام الشمسي. كان من الممكن أن يخلق وجودها المبكر حاجزًا جاذبيًا:كان هذا الحاجز يبقي المنطقتين الصخريتين منفصلين. ثم استمر كوكب المشتري في النمو بمعدل أبطأ خلال المليارات القليلة القادمة. تبلغ كتلة الكوكب 317 ضعف كتلة الأرض.
يذكر الفريق العصر الجديد لكوكب المشتري في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . تم نشر الورقة في أسبوع 12 يونيو.
يقول ميناكشي وادوا:"لدي ثقة كبيرة في أن بياناتهم ممتازة". تعمل في جامعة ولاية أريزونا في تيمبي. هي عالمة كونية. هذا يعني أنها تدرس كيمياء المادة في الكون. وتضيف أن الاقتراح القائل بأن كوكب المشتري يفصل بين المجموعات المختلفة من الصخور الفضائية هو "تخميني أكثر قليلاً ، لكنني أشتريه".
يمكن أن تفسر الولادة المبكرة لكوكب المشتري سبب افتقار النظام الشمسي الداخلي إلى أي كواكب أكبر من الأرض. تمتلك العديد من أنظمة الكواكب بعيدًا عن الشمس كواكب كبيرة قريبة. يمكن أن تكون هذه الكواكب الصخرية أكبر قليلاً من الأرض ، والمعروفة باسم الأرض الفائقة. تبلغ كتلتها حوالي ضعفين إلى 10 أضعاف كتلة الأرض. أو يمكن أن يكون هناك نبتون صغيرة غازية أو كواكب المشتري الساخنة.
تحير علماء الفلك بشأن سبب اختلاف نظامنا الشمسي. إذا تشكل كوكب المشتري مبكرًا ، فقد تكون جاذبيته قد أبقت معظم القرص المكون للكوكب بعيدًا عن الشمس. هذا يعني أنه كان هناك القليل من المواد الخام للكواكب الداخلية. هذه الصورة تتماشى مع أعمال أخرى. يشير هذا البحث إلى أن كوكب المشتري الصغير تجول في النظام الشمسي الداخلي وقام بتنظيفه ، كما يقول كروجر.
يقول كروجر:"بدون كوكب المشتري ، كان من الممكن أن نحصل على نبتون حيث توجد الأرض". "وإذا كان الأمر كذلك ، فمن المحتمل ألا تكون هناك أرض".
