أظهر بحث جديد أن المجال المغناطيسي للشمس جذب الحديد إلى مركز نظامنا الشمسي أثناء تكوين الكواكب. هذا ما يفسر سبب امتلاك عطارد ، الأقرب إلى الشمس ، لب حديد أكبر وأكثر كثافة مقارنة بطبقاته الخارجية من الكواكب الصخرية الأخرى مثل الأرض والمريخ. الائتمان: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا
أظهر بحث جديد من جامعة ماريلاند أن قرب المجال المغناطيسي للشمس يحدد التركيب الداخلي للكوكب.
تتحدى دراسة جديدة الفرضية السائدة حول سبب امتلاك عطارد لب كبير بالنسبة إلى غلافه (الطبقة الواقعة بين قلب الكوكب والقشرة). على مدى عقود ، جادل العلماء بأن الاصطدامات مع الأجسام الأخرى أثناء تكوين نظامنا الشمسي جرفت الكثير من الوشاح الصخري لعطارد وتركت اللب المعدني الكبير والكثيف بالداخل. لكن بحثًا جديدًا يظهر أن الاصطدامات ليست مسؤولة – مغناطيسية الشمس هي السبب.
طور ويليام ماكدونو ، أستاذ الجيولوجيا في جامعة ميريلاند ، وتاكاشي يوشيزاكي من جامعة توهوكو نموذجًا يوضح أن الكثافة والكتلة ومحتوى الحديد في قلب كوكب صخري يتأثران ببعده بالنسبة إلى المجال المغناطيسي للشمس. نُشر المقال الذي يصف النموذج في 2 يوليو 2021 في المجلة التقدم في علوم الأرض والكواكب.
قال ماكدونو: “تتكون الكواكب الأربعة الداخلية لنظامنا الشمسي – عطارد والزهرة والأرض والمريخ – من نسب مختلفة من المعدن والصخور”. “هناك تدرج يتناقص فيه المحتوى المعدني لللب كلما ابتعدت الكواكب عن الشمس. تشرح مقالتنا كيف حدث ذلك من خلال إظهار أن توزيع المواد الخام في النظام الشمسي المبكر تم التحكم فيه بواسطة المجال المغناطيسي للشمس.
طور ماكدونو سابقًا نموذجًا لتكوين الأرض يستخدمه علماء الكواكب بشكل شائع لتحديد تكوين الكواكب الخارجية. (تم الاستشهاد بمقاله الأساسي عن هذا العمل أكثر من 8000 مرة.)
يُظهر نموذج ماكدونو الجديد أنه في بداية تكوين نظامنا الشمسي ، عندما كانت الشمس الفتية محاطة بسحابة دوامة من الغبار والغاز ، تم سحب حبيبات الحديد إلى المركز بواسطة المجال المغناطيسي للشمس. عندما بدأت الكواكب في التكون من عناقيد من هذا الغبار والغاز ، قامت الكواكب الأقرب من الشمس بدمج الحديد في قلبها أكثر من تلك البعيدة.
وجد الباحثون أن كثافة ونسبة الحديد في قلب كوكب صخري ترتبط بقوة المجال المغناطيسي حول الشمس أثناء تكوين الكواكب. تقترح دراستهم الجديدة أن المغناطيسية يجب أن تؤخذ في الاعتبار في المحاولات المستقبلية لوصف تكوين الكواكب الصخرية ، بما في ذلك تلك الموجودة خارج نظامنا الشمسي.
يعتبر تكوين قلب الكوكب مهمًا لقدرته على دعم الحياة. على الأرض ، على سبيل المثال ، يخلق لب الحديد المنصهر غلافًا مغناطيسيًا يحمي الكوكب من الأشعة الكونية المسببة للسرطان. تحتوي النواة أيضًا على غالبية الفوسفور الموجود على الكوكب ، وهو عنصر غذائي مهم للحفاظ على الحياة القائمة على الكربون.
باستخدام النماذج الحالية لتكوين الكواكب ، حدد ماكدونو معدل سحب الغاز والغبار إلى مركز نظامنا الشمسي أثناء تكوينه. لقد أخذ في الاعتبار المجال المغناطيسي الذي كان من الممكن أن تولده الشمس عند ظهورها وحساب كيف يمكن لهذا المجال المغناطيسي أن يجذب الحديد عبر سحابة الغبار والغاز.
عندما بدأ النظام الشمسي المبكر يبرد ، بدأ الغبار والغاز الذي لم ينجذب إلى الشمس في التكتل معًا. كانت تافتس الأقرب إلى الشمس قد تعرضت لمجال مغناطيسي أقوى وبالتالي تحتوي على حديد أكثر من تلك البعيدة عن الشمس. عندما اندمجت المجموعات وتبريدها إلى كواكب دوارة ، قامت قوى الجاذبية بسحب الحديد إلى قلبها.
عندما أدرج ماكدونو هذا النموذج في حسابات تكوين الكواكب ، كشف عن تدرج في محتوى المعادن وكثافتها يتوافق تمامًا مع ما يعرفه العلماء عن الكواكب في نظامنا الشمسي. يحتوي عطارد على قلب معدني يشكل حوالي ثلاثة أرباع كتلته. لا يمثل نواة الأرض والزهرة سوى ثلث كتلتهما ، والمريخ ، الأبعد عن الكواكب الصخرية ، له نواة صغيرة تبلغ حوالي ربع كتلتها فقط.
هذا الفهم الجديد للدور الذي تلعبه المغناطيسية في تكوين الكواكب يخلق مشكلة في دراسة الكواكب الخارجية ، حيث لا توجد حاليًا طريقة لتحديد الخصائص المغناطيسية للنجم من الملاحظات الأرضية. يستنتج العلماء تكوين كوكب خارج المجموعة الشمسية بناءً على طيف الضوء الذي تشعه شمسه. تُصدر العناصر المختلفة للنجم إشعاعات بأطوال موجية مختلفة ، لذا فإن قياس تلك الأطوال الموجية يكشف عما يتكون منه النجم ، وربما الكواكب المحيطة به.
قال ماكدونو: “لا يمكنك أن تقول فقط ،” أوه ، مكياج النجم يبدو هكذا بعد الآن ، لذا يجب أن تبدو الكواكب المحيطة به هكذا “. “الآن عليك أن تقول ،” قد يحتوي كل كوكب على قدر أكثر أو أقل من الحديد اعتمادًا على الخصائص المغناطيسية للنجم عندما يبدأ النظام الشمسي في النمو. “
ستكون الخطوات التالية في هذا العمل هي أن يجد العلماء نظامًا كوكبيًا آخر مثل نظامنا ، وهو نظام به كواكب صخرية منتشرة على مسافات كبيرة من الشمس المركزية. إذا انخفضت كثافة الكواكب عندما تنبعث من الشمس كما هو الحال في نظامنا الشمسي ، يمكن للباحثين تأكيد هذه النظرية الجديدة واستنتاج أن المجال المغناطيسي قد أثر على تكوين الكواكب.
المرجع: “تركيبات الكواكب الأرضية التي يتحكم فيها المجال المغناطيسي لقرص التراكم” بقلم ويليام ف.ماكدونو وتاكاشي يوشيزاكي ، 2 يوليو 2021 ، التقدم في علوم الأرض والكواكب.
DOI: 10.1186 / s40645-021-00429-4
