به گزارش ایسنا به نقل از اسپیس، دانشمندان دریافته اند که مشتری مملو از بقایای سیاره های کوچکی است که این سیاره با انبساط خود، آن ها را بلعیده تا تبدیل به چنین غول گازی بزرگی شود که امروزه می بینیم. این یافته ها از اولین نمای واضح از شیمی زیر جو ابری این سیاره به دست آمده است.
با وجود این که مشتری بزرگ ترين سیاره منظومه شمسی است، ولی اطلاعات کمی در مورد عملکرد درونی آن در دسترس است. تلسکوپ ها هزاران تصویر از ابرهای گردابی در حال چرخش در جو فوقانی این غول گازی گرفته اند، ولی این توفان های شبیه به نقاشی های "ون گوگ" در عین حال به عنوان مانعی عمل می کنند که جلوی دید ما را از آنچه در زیر آن ها وجود دارد، می گیرد.
"یامیلا میگوئل" اخترفیزیکدان دانشگاه "لیدن" در هلند و محقق ارشد این مطالعه گفت:مشتری یکی از نخستین سیاراتی بوده که در چند میلیون سال اول، زمانی که منظومه شمسی (Solar System) در حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش در حال شکل گیری بوده است، شکل گرفته است. با این حال، ما تقریبا هیچ چیز قطعی در مورد چگونگی شکل گیری آن نمی دانیم.
محققان در این مطالعه جدید سرانجام توانستند با استفاده از داده های گرانشی جمع آوری شده توسط کاوشگر فضایی "جونو" متعلق به سازمان ناسا، زیر پوشش ابری مبهم مشتری را ببینند. این داده ها این تیم تحقیقاتی را قادر ساخت تا مواد سنگی موجود در هسته این سیاره غول پیکر را ترسیم کند که در نهایت، فراوانی شگفت آوری از عناصر سنگین را نشان داد. این ترکیب شیمیایی نشان می دهد مشتری برای رشد گسترده اش، سیارات کوچک یا خرده سیاره ها را بلعیده است.
به جرمی متشکل از سنگ، غبار و دیگر موادی که ابر اولیه منظومه خورشیدی ما را تشکیل می دهد، خرده سیاره می گویند. ابعاد خرده سیاره ها از چندین متر تا چند صد کیلومتر متغیر است. این اجرام، در زمان تشکیل سیارات تشکیل شدند و به نوعی می توان آن ها را سیارات کوچک و ریز قلمداد کرد. نظریه خرده سیارات توسط ستاره شناس روسی "ویکتور سافرونوف" ارائه شد که نظریه ای پیرامون چگونگی تشکیل سیارات است.
رشد یک غول گازی
مشتری امکان دارد امروزه غالباً یک توپ متشکل از گاز چرخان باشد، اما زندگی خود را درست مانند هر سیاره دیگری در منظومه شمسی با تجمع مواد سنگی آغاز کرده است. همان طور که گرانش سیاره سنگ ها را بیشتر و بیشتر می کرد ، هسته سنگی آن آن قدر متراکم شد که شروع به جذب مقادیر زیادی گاز از فواصل دور- عمدتاً هیدروژن و هلیوم باقی مانده از تولد خورشید- کرد تا جوِ عظیمِ پر از گازِ آنرا تشکیل دهد.
دو نظریه در خصوص اینکه مشتری چگونه مواد سنگی اولیه خود را جمع آوری کرده است ، وجود دارد. یک نظریه این است که مشتری میلیاردها سنگ فضایی کوچک تر را جمع کرده است که اخترشناسان به آن ها لقب "سنگ ریزه" داده اند. اگرچه این سنگ ها احتمالاً از نظر اندازه به تخته سنگ ها نزدیکتر هستند تا سنگریزه هایی که در نظر ما تصور می شود.
نظریه دیگر که توسط یافته های مطالعه جدید پشتیبانی می شود، این است که هسته مشتری از جذب بسياري از سیاره های کوچک تشکیل شده است.
با این حال تا به این لحظه نمی توان بطور قطعی گفت که کدام یک از این نظریه ها درست هستند. "میگوئل" می گوید: از آنجایی که نمی توانیم مستقیماً نحوه شکل گیری مشتری را مشاهده کنیم، باید قطعات پازل را با اطلاعاتی که امروز داریم، کنار هم قرار دهیم و این کار آسانی نیست.
کاوش مشتری
محققان برای تلاش برای حل این بحث، باید تصویری از درون مشتری بسازند. "میگوئل" می گوید: این جا روی زمین، ما از لرزه نگارها و زلزله برای مطالعه فضای داخلی سیاره استفاده می کنیم. ولی مشتری هیچ سطحی برای قرار دادن چنین وسایلی روی آن ندارد و بهرحال بعید است که هسته مشتری فعالیت تکتونیکی زیادی داشته باشد.
در عوض، محققان مدل های رایانه ای از درون مشتری را با ترکیب داده هایی که عمدتاً توسط کاوشگر "جونو" جمع آوری شده بود و همچنین برخی از داده های کاوشگر "گالیله" ساختند. کاوشگرها میدان گرانشی این سیاره را در نقاط مختلف اطراف مدار آن اندازه‌گیری کرده اند و داده ها نشان داد که مواد سنگی برافراشته شده توسط مشتری دارای غلظت بالایی از عناصر سنگین است که جامدات متراکم را تشکیل می دهند و بنابراین، اثر گرانشی قوی تری نسبت به اتمسفر گازی دارند. این داده ها تیم را قادر ساخت تا تغییرات جزیی در گرانش این سیاره را ترسیم کنند و به آن ها کمک کرد تا ببینند مواد سنگی در کجای این سیاره قرار دارند.
"میگوئل" می گوید: "جونو" داده های گرانشی بسیار دقیقی را ارائه کرد که به ما کمک کرد توزیع مواد را درون مشتری مشخص کنیم. این ها داده های بسیار منحصربه فردی بودند که ما فقط می توانستیم با فضاپیمایی که به دور این سیاره می چرخد، به دست آوردیم.
مدل های این تیم تحقیقاتی نشان داد که معادل ۱۱ تا ۳۰ جرم زمین از عناصر سنگین در مشتری (۳ تا ۹ درصد جرم مشتری) وجود دارد که بسیار بیشتر از حد انتظار است.
سنگریزه ها در مقابل خرده سیاره ها
"میگوئل" می گوید، مدل های جدید به منشأ سیاره خواری مشتری اشاره می کنند، زیرا نظریه تجمع سنگریزه نمی تواند چنین غلظت بالایی از عناصر سنگین را توضیح دهد. اگر مشتری در ابتدا از سنگریزه ها تشکیل شده بود، شروع نهایی فرآیند برافزایش گاز، هنگامی که سیاره به اندازه کافی بزرگ شد، بلافاصله به مرحله تجمع سنگی پایان می داد.
او توضیح داد که این به این دلیل است که لایه ی در حال رشد گاز، یک مانع فشار ایجاد می کند که مانع از کشیده شدن سنگریزه های اضافی به داخل سیاره می شود. این مرحله برافزایش صخره ای محدود شده احتمالاً به مشتری، فراوانی فلزات سنگین یا فلزی بودن بسیار کمتری نسبت به آنچه محققان محاسبه کرده اند، می دهد.
با این حال، خرده سیاره ها حتی پس از شروع فاز برافزایش گاز می توانستند به هسته مشتری برخورد کنند. این به این دلیل است که نیروی گرانشی روی سنگ ها بیشتر از فشاری است که گاز اعمال می کند.
به گفته محققان، این برافزایش همزمان مواد سنگی و گاز ارائه شده توسط نظریه خرده سیاره ها تنها توضیح ممکن برای وجود سطوح بالایی از عناصر سنگین در مشتری است.
این مطالعه همچنین یک یافته جالب دیگر را نشان داد که بر اساس آن، درون مشتری به خوبی با جو بالایی آن مخلوط نمی شود، یافته ای که برخلاف آن چیزی است که دانشمندان تاکنون تصور می کردند. مدل جدید از درون مشتری نشان می دهد که عناصر سنگینی که این سیاره جذب کرده است تا حد زیادی نزدیک به هسته آن و جو زیرین آن باقی مانده است.
محققان تصور می کردند که همرفت، جو مشتری را به هم می ریزد، به طوریکه گاز داغ تر در نزدیکی هسته سیاره قبل از سرد شدن و سقوط دوباره به جو بیرونی میرود که اگر اینطور بود، عناصر سنگین به طور یکنواخت در سراسر جو مخلوط می شدند.
"میگوئل" می گوید با این حال، امکان دارد مناطق خاصی از مشتری اثر همرفتی کوچکی داشته باشند و تحقیقات بیشتری برای تعیین دقیق آنچه در جو این غول گازی در حال وقوع است، موردنیاز است.
یافته های محققان همچنین میتواند داستان منشأ سیارات دیگر منظومه شمسی را تغییر دهد. "میگوئل" گفت: مشتری تاثیرگذارترین سیاره در شکل گیری منظومه شمسی بوده است.
او اضافه کرد که کشش گرانشی مشتری به شکل دادن به اندازه و مدار همسایگان کیهانی کمک کرده است و بنابراین تعیین چگونگی بوجود آمدن آن تأثیرات مهمی برای سیارات دیگر دارد. این یافته ها همچنین منشا خرده سیاره ای بالقوه را برای دیگر غول های گازی منظومه شمسی شامل زحل (Saturn)، اورانوس و نپتون نشان می دهد.
سایر دنیاهای گازی در سایر منظومه های ستاره ای نیز ممکن است با بلعیدن خرده سیاره ها به جای سنگریزه ها شکل گرفته باشند که به این معنی است که آنها امکان دارد فلزی بیشتر از آنچه ظاهرشان نشان می دهد، داشته باشند.
به گفته محققان، بنابراین مهم است که وقتی این جهان های جدید را که با استفاده از تلسکوپ "جیمز وب" ناسا کاوش میشوند، پیدا می کنیم، آنها را بر اساس پوشش های ابری آن ها قضاوت نکنیم.
این مطالعه در مجله Astronomy and Astrophysics منتشر شده است.
- 11
- 4
