راز برخوردهای انفجاری در شهاب‌سنگ‌های کربنی فاش شد

دانشمندان پس از سال‌ها گیجی در مورد شهاب‌سنگ‌های غنی از کربن که شواهد کمی از برخورد‌های پرسرعت فضایی نشان می‌دهند، به حقیقتی شگفت‌انگیز پی بردند: برخورد‌ها باعث بروز واکنش‌های شیمیایی انفجاری می‌شوند که گاز‌های بسیار داغی تولید کرده و شواهد برخورد را از بین می‌برند.

به گزارش ساینس دیلی، این کشف جدید نه تنها یک معمای ۳۰ ساله را حل می‌کند، بلکه می‌تواند راهنمایی برای ماموریت‌های آینده به مکان‌هایی مانند سیریس باشد، جایی که ممکن است برخی از مواد پرتاب‌شده هنوز یافت شوند.

شواهد نادر برخورد در شهاب‌سنگ‌های کربنی

درک آنچه در هنگام برخورد شهاب‌سنگ‌ها اتفاق می‌افتد برای شبیه‌سازی تاریخ‌نگاری سیستم خورشیدی ضروری است. این برخورد‌ها سرنخ‌های مهمی از وقایع خشونت‌آمیز شکل‌گیری سیارات و دیگر اجسام آسمانی ارائه می‌دهند. با این حال، دانشمندان مدتهاست که از یک مشاهدات عجیب متعجب بوده‌اند: شهاب‌سنگ‌هایی که حاوی کربن هستند، شواهد کمتری از برخورد‌های با سرعت بالا نسبت به شهاب‌سنگ‌های بدون کربن نشان می‌دهند. به نظر می‌رسد که شهاب‌سنگ‌های غنی از کربن به‌طور خاص به برخورد‌های ملایم‌تری دچار شده‌اند، اما دلیل این مسئله همچنان نامعلوم بود.

کوسوکه کوروساوا، اخترفیزیکدان دانشگاه کوبه می‌گوید: «من در فیزیک برخورد‌ها تخصص دارم و به چگونگی تغییرات مواد شهاب‌سنگ‌ها در واکنش به برخورد‌ها علاقه‌مندم، که به آن "متامورفیسم شوکی" گفته می‌شود. بنابراین، من بسیار به این سوال علاقه‌مند بودم.»

انفجار‌های شیمیایی و پرتاب مواد به فضای بیرون

در شهاب‌سنگ‌های حاوی کربن، برخورد‌ها موجب ایجاد گاز‌های بسیار داغی مانند مونوکسید کربن و دی‌اکسید کربن می‌شوند. کوروساوا می‌گوید: «ما دریافتیم که نیروی حاصل از انفجار کافی است تا مواد سنگی به‌شدت آسیب‌دیده را به فضای بیرون پرتاب کند. چنین انفجار‌هایی در شهاب‌سنگ‌های غنی از کربن رخ می‌دهند، اما در شهاب‌سنگ‌های بدون کربن این اتفاق نمی‌افتد.» تیم تحقیقاتی به این نتیجه رسید که شهاب‌سنگ‌های کربنی هیچ کمبودی در میزان آسیب دیدگی ندارند، بلکه شواهد این برخورد‌ها به‌طور فیزیکی از بین می‌روند.

فرضیه‌ای قدیمی و آزمایش‌های شگفت‌انگیز

کوسوکه کوروساوا به نظریه‌ای قدیمی که دو دهه پیش توسط یکی از پژوهشگران دانشگاه کوبه مطرح شده بود، پرداخت. این نظریه بیان می‌کرد که در هنگام برخورد، مواد معدنی حاوی آب در شهاب‌سنگ‌ها بخار شده و شواهد شوک را به فضا پرتاب می‌کنند.

کوروساوا این ایده را عالی، اما دارای مشکلاتی می‌دانست. برای مثال، این فرضیه محاسبه نکرده بود که این فرآیند قادر به تولید بخار آب کافی خواهد بود. همچنین، شهاب‌سنگ‌های حاوی کربن که فاقد چنین مواد معدنی هستند، به‌طور مشابه شواهد کمتری از آسیب برخورد نشان می‌دهند.

کوروساوا فرضیه‌ای جدید مطرح کرد که در آن کربن خود می‌تواند مسئول این پدیده باشد. برای آزمایش این فرضیه، او از یک دستگاه خاص که خود طراحی کرده بود استفاده کرد: یک تفنگ گاز نوری دو مرحله‌ای متصل به یک محفظه نمونه مهر و موم‌شده. این دستگاه به تیم او این امکان را داد تا گلوله‌های پرسرعت را به داخل نمونه‌های شهاب‌سنگ‌مانند (برخی حاوی کربن و برخی دیگر فاقد آن) شلیک کنند و گاز‌های حاصل را تجزیه و تحلیل کنند.

تیم دانشگاه کوبه نتایج آزمایش‌های خود را در تاریخ ۲۴ آوریل در نشریه Nature Communications منتشر کرد. آزمایش‌ها نشان داد که برخورد‌ها بر روی شهاب‌سنگ‌های کربنی واکنش‌های شیمیایی ایجاد می‌کنند که گاز‌های داغ مونوکسید کربن و دی‌اکسید کربن تولید می‌کنند.

کوروساوا می‌گوید: «ما دریافتیم که نیروی انفجار به اندازه کافی قوی است تا مواد سنگی به‌شدت آسیب‌دیده را به فضای بیرون پرتاب کند. چنین انفجار‌هایی تنها در شهاب‌سنگ‌های غنی از کربن اتفاق می‌افتند.» تیم تحقیقاتی به این نتیجه رسید که شهاب‌سنگ‌های کربنی هیچ آسیبی کمتر از سایر شهاب‌سنگ‌ها ندارند، بلکه شواهد برخورد به‌طور واقعی از بین می‌روند.

اما تمام امید‌ها از دست نرفته است. بر روی اجرام بزرگ‌تری مانند سیریس، تیم محاسبه کرد که گرانش ممکن است کافی باشد تا مواد پرتاب‌شده را دوباره به سطح این جرم آسمانی بازگرداند. «نتایج ما پیش‌بینی می‌کنند که سیریس باید مواد به‌شدت آسیب‌دیده‌ای را که توسط این برخورد‌ها تولید شده، جمع‌آوری کرده باشد و بنابراین، این می‌تواند راهنمایی برای برنامه‌ریزی ماموریت‌های آینده اکتشاف سیارات باشد»، کوروساوا توضیح می‌دهد.

این تحقیق با حمایت سازمان‌های علمی ژاپن و همکاری با پژوهشگران از دانشگاه‌های چیبای ژاپن و کالج امپریال لندن انجام شد و امیدوار است که به ماموریت‌های فضایی آینده در کشف مواد مشابه در سیریس کمک کند.

انتهای پیام/