مطالعه ساختار سیارات دوردست در زمین

یینگ ووی فی (Yingwei Fei) و تیمی از همکارانش در طرح تحقیقاتی جدید خود به مدت یک ماه برای ساخت سه تراشه متراکم سیلیکات تلاش کردند که هر یک در حدود یک میلیمتر ضخامت داشت. در ماه نوامبر سال جاری و پس از آماده شدن این تراشه ها، تیم تحقیقاتی فوق آن ها را به دقت بسته بندی کرده و از واشنگتن به نیومکزیکو ارسال کردند. در ادامه قرار است در آزمایشگاه های ملی سندیا (Sandia National Laboratories) و نیروگاه  Z Pulsed Power Facility از این تراشه ها نیروی 26 میلیون آمپری انتقال داده شده و آن ها را به غبار تبدیل کنند.

زمین‌ شناسی سیاره ‌ای یا اختر زمین ‌شناسی دانشی است که اصول و فنون زمین ‌شناسی و ژئو شیمی و ژئو فیزیک را در مطالعه ماهیت و منشا و تاریخچه  گازها و مواد چگال منظومه شمسی، به‌جز زمین، به کار می ‌برد.برای بسیاری از پژوهشگران این شاخه از دانش به دلیل امکان شناسایی سیاراتی با قابلیت پرورش حیات در خود، دارای اهمیت است.

دستگاه Z می تواند شرایط شدید مشابه منفجر کردن سلاح های هسته ای را تکرار کند اما یینگ ووی فی ، متخصص آزمایش های زمین شناسی با فشار بالا، در موسسه کارنگی (Carnegie Institution) یک هدف دیگر و مهمتری را از این آزمایش در ذهن دارد: او امیدوار است تا ببیند که ماده معدنی بردیگمانیت (bridgmanite) که معمولا در مناطق عمیق زمین به دست می آید، در دماهای بالاتر چگونه رفتار  کرده و واکنش این ماده در فشارهای موجود در سیاره های دارای ساختارسنگی و سنگین فراتر از سیستم خورشیدی چگونه خواهد بود؟

این آزمایش را می توان بخشی از مطالعات زمین شناسی سیاره ای (exogeology) محسوب کرد. پژوهشی که در ان زمین شناسان و ستاره شناسان به طور مشترک به بررسی و کشف موارد مشابه در پدیده های سیاره ای و زمین شناسی می پردازند. در حقیقت زمین‌ شناسی سیاره ‌ای یا اختر زمین ‌شناسی دانشی است که اصول و فنون زمین ‌شناسی و ژئو شیمی و ژئو فیزیک را در مطالعه ماهیت و منشا و تاریخچه  گازها و مواد چگال منظومه شمسی، به‌جز زمین، به کار می ‌برد.برای بسیاری از پژوهشگران این شاخه از دانش به دلیل امکان شناسایی سیاراتی با قابلیت پرورش حیات در خود، دارای اهمیت است.

ستاره شناسان تاکنون هزاران سیاره مختلف را مورد مطالعه قرار داده اند که در مدارهایی موسوم به منطقه قابل سکونت قرار گرفته اند. این مدارها معمولا در فاصله ای مناسب از ستاره میزبان خود واقع شده اند که جوی با تراکم مناسب برای پدیدار شدن آب داشته و مناسب برای زندگی هستند. پژوهشگران با کمک تلسکوپ ها و تجهیزات خود اطلاعات زیادی از شرایط این سیاره ها از جمله شرایط جرمی و شعاع آن ها به دست آورده اند و با این پژوهش های تازهف امکان مطالعه شرایط و ساختار زمین شناسی آن ها در آزمایشگاه هایی روی زمین فراهم می شود.

کیمن یونتبرن (Cayman Unterborn) ، یک متخصص مطالعات زمین شناسی سیاره ای در دانشگاه ایالتی آریزونا در رابطه با این موضوع می گوید: «البته  زمین برای میزبانی حیات دارای مواردی بسیار فراتر از جرم و مدار مناسب است. برای مثال، هسته مذاب زمین یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که فضای شکننده سیاره را از طوفان های خورشیدی محافظت می کند. حرکت صفحات بشقابی زمین نیز به تنظیم درجه حرارت  آن کمک کرده و چرخه های دی اکسید کربن بین ساختار سنگی پوسته زمین و جو در پایداری اتمسفر این سیاره موثر است. ما تلاش می کنیم با آزمایش های مرتبط با زمین شناسی سیاره ای، اطلاعات بسیار بیشتری از سیارات دیگر و شرایط محیطی آن ها به دست آوریم. اطلاعاتی بسیار فراتر از تصاویری که از آن ها به دست ما رسیده و به این ترتیب علم زمین شناسی را با ستاره شناسی و عوامل طبیعی آن ها تلفیق می کنیم.»

در این آزمایشگاه ها، پژوهشگران شرایط احتمالی موجود در سیارات مورد نظر خود را بازسازی می کنند. ، عملی که یینگ ووی فی و همکارانش نمونه آن را در آزمایشگاه Z machine و با هدف بررسی شرایط محیطی سیاره ای با قابلیت های مشابه زمین انجام دادند.

باید در نظر داشت که این دانش نوظهور با چالش هایی متعدد رو به رو است، برای نمونه هنوز دلیل بسیاری از پدیده های زمین شناسی از جمله چگونگی و زمان دقیق شکل گیری فعالیت های لایه ها و ساختار و طبقات زمین به طور دقیق مشخص نیست.

ریچارد کارلسون (Richard Carlson) متخصص ژئوشیمی موسسه کارنگی در این رابطه اظهار داشت: «این آزمایش ها یک کشف اسای است که می تواند مفاهیم زمین شناسی را تغییر دهد زیرا ما هنوز دلیل و چگونگی رخ دادن بسیاری از پدیده ها را نمی دانیم. »

گفتنی است آن چه موجب دشواری مطالعات دانش زمین شناسی سیاره ای شده است، این است که معمولا ستاره شناسان هیچ کدام از سیارات مورد مطالعه را به طور مستقیم ندیده و لمس نکرده اند و در بسیاری از مواقع، دانشمندان در حال مطالعه و آزمایش سیاراتی هستند که اندازه  آن ها در تصاویر کیهانی دریافت شده، تنها یک پیکسل است. در این شرایط هر گونه شواهد غیر مستقیم یا اشارات کوچک مرتبط با فعالیت های زمین شناسی مشابه، می تواند به پژوهشگران تصویری جامع تر از این جهان های دور از زمین ارائه کند. به این ترتیب می توان حدس زد که کدام یک از این سیارات دارای قابلیت بیشتری برای پرورش زندگی و حیات هستند.

سارا زیگر (Sara Seager) فیزیک اختر شناس دانشگاه ماساچوست در این رابطه گفت: «شرایط مطالعات زمین شناسی سیاره ای به گونه ای است که شما در یک صحنه بسیار بزرگ جنائی، تنها شواهد و مستندات بسیار اندکی در اختیار داشته باشید و بخواهید بر مبنای آن ها تحقیقات خود را انجام دهید.  در این شرایط شما به سختی تلاش خواهید کرد هر اطلاعاتی را که می تواند مفید باشد، هرچند بسیار جزئی و به ظاهر کم اهمیت، گردآوری کرده و کنار هم قرار دهید.»

ترجمه: احسان محمدحسینی

منبع: scientificamerican

No tags for this post.