راز میدان مغناطیسی سازنده منظومه شمسی فاش شد

پژوهشگران با بررسی سیگنال‌های مغناطیسی ثبت‌شده در یکی از قدیمی‌ترین مواد جامد شناخته‌شده در منظومه شمسی، شواهد تازه‌ای به دست آورده‌اند که نشان می‌دهد میدان‌های مغناطیسی احتمالاً نقشی اساسی در شکل‌گیری خورشید و سیارات داشته‌اند.

به گزارش سیناپرس، این پژوهش بر روی دانه‌های معدنی بسیار کوچکی موسوم به «درون‌گیرهای غنی از کلسیم و آلومینیوم» (CAIs) انجام شده است که درون یک شهاب‌سنگ یافت شده‌اند. این بلورها حدود ۴.۵۶۷ تا ۴.۵۶۸ میلیارد سال قدمت دارند و از قدیمی‌ترین مواد جامد شناخته‌شده در منظومه شمسی به شمار می‌روند.

دانشمندان دریافتند این بلورها آثار میدان مغناطیسی با شدتی حدود ۱۵۰ تا ۶۰۰ میکروتسلا را در خود حفظ کرده‌اند؛ میدانی که از میدان مغناطیسی کنونی زمین قوی‌تر بوده است. به گفته پژوهشگران، این میزان از میدان مغناطیسی با مدل‌هایی سازگار است که در آنها مغناطیس، نه صرفاً گرانش، نیروی مهمی در هدایت گاز و غبار و رشد دیسک اولیه خورشیدی بوده است.

ثبت خاطره مغناطیسی منظومه شمسی در بلورهای میلیاردساله

درون‌گیرهای غنی از کلسیم و آلومینیوم، دانه‌هایی کوچک و نامنظم هستند که درون شهاب‌سنگ‌ها یافت می‌شوند. این مواد در مراحل بسیار ابتدایی شکل‌گیری منظومه شمسی و در نزدیکی خورشید جوان، از یک ابر گازی داغ شکل گرفته‌اند؛ زمانی که دمای محیط به بیش از ۲ هزار درجه فارنهایت می‌رسید.

درون برخی از این بلورها، ذرات بسیار کوچکی از آهن و آلیاژ آهن-نیکل وجود دارد. هنگامی که این ذرات در میلیاردها سال پیش سرد شدند، جهت و شدت میدان مغناطیسی اطراف خود را در ساختارشان ثبت کردند؛ درست مانند قطب‌نماهایی بسیار کوچک که در لحظه‌ای از تاریخ منظومه شمسی منجمد شده باشند.

پژوهشگران برای شناسایی این آثار مغناطیسی از دو ابزار تخصصی شامل میکروسکوپ SQUID و میکروسکوپ الماس کوانتومی استفاده کردند. آنها پنج نمونه CAI را از شهاب‌سنگی با نام Dominion Range ۰۸۰۰۶ استخراج کردند؛ شهاب‌سنگی که در قطب جنوب کشف شده و از زمان شکل‌گیری خود دچار تغییرات شیمیایی بسیار اندکی شده است.

چرا دانشمندان از آلودگی مغناطیسی مطمئن شدند؟

یکی از چالش‌های اصلی پژوهشگران این بود که مشخص کنند سیگنال‌های مغناطیسی کشف‌شده، متعلق به دوران اولیه منظومه شمسی هستند یا در اثر رویدادهای بعدی ایجاد شده‌اند.برای مثال، برخورد شهاب‌سنگ‌های دیگر، تماس با آب یا گرم‌شدن پس از سقوط شهاب‌سنگ روی زمین می‌توانست این اطلاعات باستانی را تغییر دهد یا از بین ببرد.

بررسی جهت سیگنال‌های مغناطیسی در بلورهای مختلف نشان داد که این سیگنال‌ها جهت یکسانی ندارند و به‌صورت تصادفی پراکنده‌اند. این یافته با این فرض سازگار است که هر دانه، میدان مغناطیسی زمان شکل‌گیری خود را به‌طور مستقل ثبت کرده است، نه اینکه همه آنها بعدها تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی مشترک قرار گرفته باشند.

همچنین بررسی ترکیبات شیمیایی و ایزوتوپ‌های اکسیژن موجود در CAIها نشان داد که این بلورها پس از شکل‌گیری، در معرض گرمای شدیدی قرار نگرفته‌اند؛ بنابراین احتمال از بین رفتن یا بازنویسی سابقه مغناطیسی آنها بسیار کم است.

میدان مغناطیسی قدرتمند و شکل‌گیری سیارات

پیش از این نیز پژوهشگران میدان‌های مغناطیسی موجود در مواد شهاب‌سنگی جوان‌تر را اندازه‌گیری کرده بودند. این اندازه‌گیری‌ها میدان‌هایی در محدوده حدود ۵۰ تا ۱۰۰ میکروتسلا را نشان داده بود که مربوط به دوره‌ای بین یک تا چهار میلیون سال پس از آغاز شکل‌گیری منظومه شمسی بود.

اما CAIها به دوره‌ای بسیار ابتدایی‌تر تعلق دارند؛ زمانی که خورشید هنوز در میان ابر متراکم و در حال فروپاشی گاز و غبار قرار داشت و بخش عمده جرم نهایی خورشید در حال تجمع بود.

مدل‌های نظری نشان می‌دهند که میدان‌های مغناطیسی در یک دیسک چرخان می‌توانند موجب ایجاد آشفتگی و حرکت گاز به سمت داخل شوند. در بخش‌های داخلی و داغ دیسک اطراف خورشید جوان، گاز به اندازه‌ای رسانا بوده که میدان مغناطیسی بتواند بر آن اثر بگذارد و حرکت آن را هدایت کند.

بر اساس این تفسیر، مغناطیس تنها یک عامل فرعی نبوده، بلکه ممکن است از همان مراحل نخست، یکی از موتورهای اصلی شکل‌گیری خورشید و سیارات بوده باشد.

هنوز یک پرسش مهم باقی است

با وجود اهمیت این یافته‌ها، پژوهشگران تأکید کرده‌اند که هنوز نمی‌توان با قطعیت مشخص کرد CAIها دقیقاً چه زمانی سیگنال مغناطیسی خود را ثبت کرده‌اند.یک احتمال این است که بلورها در زمان شکل‌گیری اولیه خود یا اندکی پس از آن، میدان مغناطیسی اطراف خورشید جوان را ثبت کرده باشند. احتمال دیگر این است که این مواد بعدها درون دیسک جابه‌جا شده و حدود دو میلیون سال پس از شکل‌گیری اولیه، دوباره گرم شده باشند و در آن زمان سیگنال مغناطیسی را ثبت کرده باشند.

با این حال، در هر دو سناریو، شدت میدان اندازه‌گیری‌شده نشان می‌دهد نیروهای مغناطیسی احتمالاً در مراحل اولیه شکل‌گیری منظومه شمسی نقشی غالب داشته‌اند.

پژوهشگران معتقدند این مطالعه مسیر تازه‌ای برای بررسی تاریخ اولیه منظومه شمسی باز می‌کند. اکنون که امکان استخراج و تحلیل سوابق مغناطیسی باستانی از CAIها نشان داده شده است، بررسی نمونه‌های مشابه از شهاب‌سنگ‌های دیگر می‌تواند به تکمیل جدول زمانی شکل‌گیری منظومه شمسی و درک بهتر چگونگی آغاز شکل‌گیری منظومه‌های سیاره‌ای در سراسر جهان کمک کند.

مترجم:سروش ساده