أظهرت البيانات التي تم جمعها من النيازك أنه في بداية النظام الشمسي تشكلت منطقتان منفصلتان لمدة حوالي مليوني سنة. وفقًا لباحثين من سويسرا، فإن المسؤول عن ذلك هو كوكب المشتري، الذي نما ببطء خلال تلك المليوني سنة من 2 إلى 20 كتلة أرضية
يبلغ قطر كوكب المشتري حوالي 143 كيلومتر، وهو أكبر كوكب في النظام الشمسي، حيث تبلغ كتلته حوالي 300 مرة كتلة الأرض. كانت آلية تشكيل الكواكب العملاقة مثل كوكب المشتري موضوعًا محل نقاش ساخن لعدة عقود. والآن اكتشف باحثو الكواكب في المركز الوطني السويسري للبحوث وجامعات برن وزيورخ وETH زيورخ بعض العمليات التي حدثت على كوكب المشتري أثناء تكوينه بالإضافة إلى قياسات جديدة.
توضح جوليا فينتوريني، باحثة ما بعد الدكتوراه في جامعة زيورخ: "لقد تمكنا من إظهار أن كوكب المشتري ينمو في مراحل مختلفة ومتميزة". قرر فنتوريني والمؤلف الرئيسي للورقة جان ألبرت، كبير مسؤولي العلوم في PlanetS، تشكيل فريق بحث بعد الاستماع في مؤتمر علمي حول الأدلة الموجودة في تركيبات النيزك لما حدث في النظام الشمسي المبكر. وضم الفريق باحثين من ثلاث جامعات وخبراء في مجالات مختلفة مثل الفيزياء الفلكية والكيمياء الكونية والديناميكا المائية. اجتمعت المجموعة في برن في إطار NCCR الذي يتيح التواصل بين العلماء من مختلف المجالات.
"في البداية، كان الكوكب العابر الذي تطور منه كوكب المشتري ملتصقًا وملتصقًا على عجل بحصوات صغيرة بحجم سنتيمتر واحد، وبالتالي تم بناء قلب الكوكب بسرعة خلال المليون سنة الأولى. تميزت المليوني سنة التالية بصخور أكبر حجمًا وأقل كثافة. لقد ضربوا الكوكب وأطلقوا الحرارة. "
خلال مرحلة الجنين الكوكبي، قام بسرعة بربط حصى صغيرة بحجم سنتيمتر واحد، مما أدى إلى بناء النواة بسرعة خلال المليون سنة الأولى. وهيمنت على المليوني سنة التالية صخور كوكبية (أو ما قبل الكواكب) بحجم ميل. لقد ضربوا الكوكب المتنامي بكثافة عالية وأطلقوا الحرارة. يقول ألبرت: "في الخطوة الأولى، جلب الحصى الكتلة". "في المرحلة الثانية، أضاف علماء الكواكب أيضًا كتلة صغيرة، ولكن الأهم من ذلك، أنهم جلبوا الطاقة." وبعد ثلاثة ملايين سنة، نما المشتري إلى جسم تبلغ كتلته خمسين كتلة أرضية، وفي المرحلة الثالثة بدأ الغاز يتراكم مما حول المشتري إلى العملاق الغازي الحالي، الذي تبلغ كتلته أكثر من 300 كتلة أرضية.
ويتوافق النموذج الجديد لولادة كوكب المشتري مع بيانات النيزك المقدمة في مؤتمر عقد في الولايات المتحدة الأمريكية العام الماضي. وأظهرت قياسات تركيبة النيازك أنه في الفترات الأولى للنظام الشمسي، انقسم السديم الذي تشكلت منه الكواكب إلى منطقتين لمدة مليوني سنة. لذلك يمكن أن نستنتج أن كوكب المشتري كان بمثابة نوع من العائق عندما زادت كتلته من 20 إلى XNUMX كتلة أرضية. خلال هذه الفترة، أزعج الكوكب الناشئ قرص الغبار، مما خلق كثافة زائدة أثناء التقاطه للحصى التي سقطت في مداره. ولذلك، فإن المواد من المناطق الخارجية لا يمكن أن تختلط مع المواد الداخلية حتى يمتلك المشتري كتلة كافية ثم يتوقف عن النمو، مما يسمح بتناثر الصخور من النظام الشمسي الخارجي إلى الداخل.
"لماذا استغرق كوكب المشتري مليوني سنة لينمو من 20 إلى خمسين كتلة أرضية؟ - سأل فينتوريني. تشرح قائلة: "يبدو أنها طويلة جدًا". "كان هذا هو السؤال الذي حفز بحثنا."
شرح تأخر النمو
وأظهرت حسابات الباحثين أن الوقت الذي قضاه الكوكب الصغير في نطاق كتلة يتراوح بين 50 إلى 15 ضعف كتلة الأرض كان بالفعل أطول مما شعر به سابقًا. في هذه المرحلة من التكوين، وفرت الاصطدامات بصخور بحجم كيلومتر طاقة كافية لتسخين الغلاف الجوي الغازي لكوكب المشتري، ومنعت التبريد السريع والانكماش والمزيد من استهلاك الغاز من الفضاء. "كانت الحصى مهمة في المرحلة الأولى لبناء النواة بسرعة ولكن الحرارة التي توفرها الصخور الكبيرة أخرت تراكم الغاز. وهذا يتوافق مع الجدول الزمني الذي قدمته النيازك." يختتم الاثنان. وهم مقتنعون بأن النتائج التي توصلوا إليها ستساعد أيضًا في دراسة كيفية تشكل الكواكب الغازية الأخرى، وخاصة أورانوس-أوران ونبتون-رحاب.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
