اكتشف العلماء للتو “مصنع الكوكب” الأصلي للنظام الشمسي

ربما يكون العلماء قد حددوا أحد “مصانع الكواكب” الأكثر أهمية في النظام الشمسي والمختبئ خلفها مباشرة كوكب المشتري.

عندما تشكل النظام الشمسي لأول مرة، كانت الشمس الفتية محاطة بقرص مترامي الأطراف من الغاز والغبار. وعلى مدى ملايين السنين، اصطدمت حبيبات صغيرة داخل هذا القرص واندمجت لتشكل أجسامًا صخرية أكبر تسمى الكواكب المصغرة. تطورت بعض هذه الأجسام في النهاية إلى كواكب، بينما أصبح بعضها الآخر أسلافًا للكويكبات الحالية.

لقد اشتبه الباحثون منذ فترة طويلة في أن هذه العملية كانت فوضوية وغير منتظمة وليست منظمة. من المحتمل أن أجزاء مختلفة من النظام الشمسي المبكر تطورت في ظل ظروف مختلفة، وربما تكونت الكواكب المصغرة في مراحل مختلفة من التطور في نفس الوقت.

والآن، يقول علماء من معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي (MPS) في ألمانيا إنهم حددوا منطقة ذات أهمية خاصة تقع خارج مدار كوكب المشتري. وفقا لدراسة جديدة نشرت في مجلة The مجلة الفيزياء الفلكية، كانت هذه المنطقة ذات الشكل الدائري بمثابة مكان ولادة فعال ومتعدد الاستخدامات للكواكب المصغرة.

وتشير عمليات المحاكاة الحاسوبية التي أجراها الباحثون إلى أنه على مدى فترة مليوني سنة تقريبًا، أنتجت المنطقة كواكب مصغرة ذات تركيبات مختلفة بشكل كبير.

قالت جوانا دروفسكا، رئيسة مجموعة ليز مايتنر المعنية بتكوين الكواكب: “يبدو أن أنواعًا مختلفة من الكواكب المصغرة تشكلت في نفس المنطقة من قرص الغبار والغاز المبكر، ولكن في أوقات مختلفة فقط. وقد وفرت المنطقة الواقعة خارج مدار المشتري ظروفًا ممتازة لذلك”.

أنشأ مدار كوكب المشتري مصيدة غبار قوية

ركز البحث على وقت ما يقرب من مليونين إلى أربعة ملايين سنة بعد ولادة النظام الشمسي. بحلول ذلك الوقت، كان المشتري قد اكتسح بالفعل الكثير من المواد القريبة من مداره، تاركًا وراءه فجوة في القرص المحيط من الغاز والغبار.

ويعتقد العلماء أن هذه العملية خلقت أيضًا حلقة من ضغط الغاز المتزايد خارج مدار المشتري. واحتجزت جزيئات الغبار المنجرفة عبر القرص هناك، مما تسبب في تراكم كميات هائلة من المواد. شكلت هذه المجموعات الكثيفة من الغبار كتلًا صغيرة تُعرف بالحصى.

وقد أظهرت الدراسات السابقة بالفعل أن الحصى الموجودة داخل “مصائد الغبار” هذه يمكن أن تنمو بسرعة إلى كوكبيات صغيرة خلال المراحل المبكرة للنظام الشمسي. ومع ذلك، لم يعرف الباحثون ما إذا كان بإمكان المنطقة نفسها الاستمرار في إنتاج أجسام ذات تركيبات مختلفة جدًا على مدى فترات طويلة من الزمن.

وتشير الدراسة الجديدة إلى أنه يمكن ذلك.

باستخدام عمليات المحاكاة المتقدمة، وجد الفريق أن العديد من المجموعات المميزة من الكواكب المصغرة من المحتمل أن تكون قد تشكلت داخل مصيدة الغبار هذه على مدى ملايين السنين. وتتطابق النتائج أيضًا بشكل وثيق مع خصائص مجموعات محددة من النيازك المكتشفة على الأرض.

“لأول مرة، نجحنا في إعادة إنتاج نتائج الدراسات المختبرية للنيازك بدقة باستخدام المحاكاة الحاسوبية للنظام الشمسي المبكر. وقال مدير MPS وعالم الكيمياء الكونية Thorsten Kleine: “إن النيازك، إذا جاز التعبير، بمثابة محك لنظريات تكوين الكواكب”.

النيازك القديمة تكشف أدلة حول تكوين الكوكب

النيازك هي قطع من الصخور تأتي من الفضاء وتنجو من سقوطها عبر الغلاف الجوي للأرض. يُعتقد أن معظمها عبارة عن أجزاء من الكواكب المصغرة القديمة التي ظلت دون تغيير إلى حد كبير منذ العصر المبكر للنظام الشمسي.

ركز الباحثون على الكوندريتات الكربونية، وهو نوع غني بالكربون من النيزك الحجري. تشير الدراسات المختبرية السابقة إلى أن هذه النيازك تشكلت خارج كوكب المشتري خلال نفس الفترة التي تم فحصها في عمليات المحاكاة.

يقسم العلماء الكوندريتات الكربونية إلى ست مجموعات بناءً على أعمارها وتركيباتها. بعضها هش ويتكون بشكل أساسي من مادة دقيقة الحبيبات تتفتت بسهولة. البعض الآخر أقوى ويحتوي على شوائب مرئية مدمجة في مواد أدق.

وفي عمليات المحاكاة، تتوافق هذه المواد مع مادتين مختلفتين يُعتقد أنهما موجودتان في النظام الشمسي الشاب. يتكون أحدهما من مادة غبارية دقيقة، بينما يتكون الآخر من كتل أكثر استقرارًا تشكلت مبكرًا في المناطق الأكثر سخونة قبل أن تنتشر في جميع أنحاء القرص.

قالت نيريا جوروتكساجا Nerea Gurrutxaga، طالبة الدكتوراه في MPS والمؤلفة الأولى للدراسة: “بالنسبة لعمليات المحاكاة التي أجريناها، كان من الضروري نمذجة سلوك وتفاعل كلتا المادتين على النطاقين الصغير والكبير”.

تكشف عمليات المحاكاة عن أجيال متعددة من الصخور الفضائية

تتبعت النماذج اصطدامات الجسيمات الفردية والحركة واسعة النطاق للمواد عبر قرص الغاز الضخم. يمكن أن تلتصق الجسيمات ببعضها البعض، أو تتحطم، أو تنجرف نحو الداخل نحو الشمس، أو تتجمع في مناطق كثيفة.

أظهرت عمليات المحاكاة أن المشتري كان بمثابة حاجز أقوى أمام الجزيئات الأكبر حجمًا والأكثر ثباتًا مقارنة بحبيبات الغبار الصغيرة. وفي الوقت نفسه، أدى إنشاء الكواكب المصغرة الجديدة إلى استهلاك جزء من المواد المتاحة تدريجيًا.

وبمرور الوقت، تسببت هذه التأثيرات في تجمع خليط مختلف من المواد في المنطقة الواقعة خارج مدار المشتري. ومع تغير التوازن، بدأت أجيال منفصلة من الكواكب المصغرة في الظهور.

خلال الـ 500.000 سنة الأولى، انخفضت كمية المواد المتفتتة في البداية قبل أن تتزايد مرة أخرى خلال المليون سنة التالية. وفي نهاية المطاف، ظهرت مجموعتان متميزتان من الكواكب المصغرة. تتكون إحدى المجموعتين في الغالب من مواد هشة، بينما كانت المجموعة الأخرى تهيمن عليها مادة أكثر استقرارًا.

ويعتقد الباحثون أنه حتى أنواع النيازك الأقدم، غير الكوندريتات الكربونية، ربما تكون قد تشكلت أيضًا داخل نفس مصيدة الغبار.

قالت جوانا دروفسكا: “هناك أدلة قوية على أن مصائد الغبار كانت المكان المفضل لولادة الكواكب المصغرة في نظامنا الشمسي”.

المرجع: “توفر الكوندريتات الكربونية دليلاً على تكوين الكواكب الصغيرة في مرحلة متأخرة في نتوء الضغط” بقلم نيريا جوروتكساجا، وجوانا دروفسكا، وفينيش فايكوندارامان، وثورستن كلاين، 22 مايو 2026، مجلة الفيزياء الفلكية.
دوى: 10.3847/1538-4357/ae6104

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.