تمكن باحثون في كلية الفيزياء في التخنيون من حل لغز علمي يتعلق بمرحلة حرجة في تشكل الكواكب. النموذج الجديد له آثار مثيرة للاهتمام على فكرة البانسبيرميا - نقل المواد البيولوجية بين أنظمة الكواكب المختلفة
يقدم باحثون في كلية الفيزياء في التخنيون نموذجا نظريا جديدا لتطور الكواكب من "بذور" قادمة من أنظمة كوكبية أخرى. تم نشر بحث البروفيسور حاجي بيرتس وطالب الدكتوراه يفغيني غريشين في المجلة العلمية الإشعارات الشهرية للجمعية الملكية الفلكية.
في المراحل الأولى من تكوين النظام الشمسي، قبل أن تتشكل الكواكب فيه، يوجد قرص من الغبار والغاز حول الشمس الفتية. يزود هذا القرص الكواكب المستقبلية بالمادة الخام اللازمة لإنشائها. والظاهر أنها عملية بسيطة تلتصق فيها حبيبات الغبار ببعضها البعض وتشكل كتلاً من المادة تكبر وتكبر - حجارة تتشكل منها الصخور، التي تتحد لتشكل أجراماً سماوية صغيرة تتصادم وتلتصق ببعضها البعض حتى يصبح كاملاً. يتكون الكوكب.
لكن لها وشوكة في جنبها: في نظرية النمو الكلي المذكورة آنفا، هناك عنق الزجاجة في مرحلة الانتقال من الحجارة الصغيرة (حجمها من سنتيمتر إلى متر) إلى الأجرام السماوية التي يبلغ قطرها كيلومترا أو أكثر. تتضمن الظروف الفيزيائية السائدة في أقراص الكواكب الأولية تدفقًا قويًا جدًا للغاز، والذي من المتوقع أن يؤدي إلى تآكل هذه الصخور وحتى إبطاء حركتها. عندما تتباطأ حركة الحجارة، من المتوقع أن تنجذب إلى مركز القرص وتبتلعها الشمس. بالإضافة إلى ذلك، من غير المتوقع أن يؤدي الاصطدام بين الحجارة الصغيرة إلى التصاقها، بل إلى تناثرها عن بعضها البعض. وبعبارة أخرى، تواجه الصخور والأحجار الصغيرة "حاجز الأمتار" - وهي مرحلة تنموية حيث يقلل حجمها المحدود من فرص بقائها ونموها.
يقول البروفيسور بيرتس: «النموذج العادي يعاني من عنق الزجاجة الكبير، لأنه يتطلب قفزة غير معقولة فوق «وادي الموت» للانتقال من الغبار والحجارة إلى حدود الكيلومترات. ولهذا يبحث علماء الفيزياء الفلكية حول العالم عن تفسير بديل لتطور الأجرام السماوية التي يزيد حجمها عن كيلومتر واحد. وبمجرد أن يتجاوز قطر الكتلة الناشئة كيلومترًا واحدًا، يعمل النموذج الحالي بشكل جيد، لأنه في هذه المرحلة يتمكن الجسم من امتصاص أجسام أصغر ستحوله من "جنين كوكبي" إلى كوكب حقيقي. المشكلة تكمن في المرحلة التي سبقت ذلك."
المقال الذي كتبه غريشين والبروفيسور بيريتس مستوحى من الدراما التي تم إنشاؤها في عام 2017 بواسطة الجسم بين النجوم أومواموا - وهو جسم ممدود دخل النظام الشمسي وتم اكتشافه في عمليات رصد مختلفة. وقد أدى اكتشاف هذا الجسم إلى ظهور العديد من الفرضيات المختلفة، ولكن كان هناك شيء واحد واضح: أنه جاء من خارج النظام الشمسي. وتحقق أومواموا من التقديرات العلمية القديمة بأن الوسط البينجمي -المادة الموجودة في الفضاء بين الأنظمة الشمسية المختلفة- مليء بالكتل الصخرية. من المفترض عمومًا أن مثل هذه البقايا يتم قذفها من أنظمة كوكبية مختلفة في المراحل الأولى من تكوينها.
ووفقا للنموذج الذي اقترحه الباحثون من التخنيون، فإن أمواموا وأجسام أكبر منها تتجول بين أنظمة شمسية مختلفة، وبعضها يتم التقاطه في أقراص ما قبل الكواكب للشموس الشابة. إذا أخذنا حالة الأرض المحددة كمثال، فمثلما هو الحال مع كل كوكب في مراحله الجنينية، فقد سبق الأرض أيضًا قرص ما قبل الكوكبي من الغاز والغبار الذي أحاط بالشمس الفتية. ووفقا لهذا النموذج، التقط هذا القرص كتلة كبيرة من الصخور من كوكب آخر وحولها، في عملية طويلة، تشكلت الأرض كما نعرفها اليوم.
في الختام، مفتاح حل لغز وادي الموت يكمن في الأجسام بين النجوم التي تأتي من أنظمة كوكبية أخرى وهي "بذور" لتطوير كواكب جديدة. وبتعبير أكثر شعرية، يشرح الباحثون: «لا يوجد نظام كوكبي يعتبر جزيرة؛ يتم إنشاء الأنظمة الكوكبية من بذور جاءت من أنظمة أخرى ثم تنتج فيما بعد بذورها الخاصة، والتي سيتم إرسالها إلى الفضاء وتلد أنظمة كوكبية جديدة."
ولتقييم جدوى النموذج المبتكر، طور الباحثون نموذجًا رياضيًا يدرس احتمالية حدوث مثل هذا "البذر". واكتشفوا أن الالتقاط المطلوب للأجسام الموجودة في أقراص ما قبل الكواكب ليس ظاهرة شائعة، ولكنه محتمل بالتأكيد.
النموذج المبتكر له نتائج إضافية مثيرة للاهتمام في الجانب البيولوجي والتطوري. وفقا للبروفيسور بيريتس، "إذا فهمنا أن الصخور قد تمر بين أنظمة كوكبية مختلفة، فهناك نموذج جديد من البانسبيرميا هنا - انتقال الحياة بين هذه الأنظمة. ومن أجل التقاط مادة بيولوجية نشطة، والسماح لها بالبقاء على قيد الحياة في مثل هذه الرحلة بين الكواكب، فإن صخرة يبلغ قطرها بضعة سنتيمترات كافية، لذلك إذا كنا نتحدث عن صخرة يبلغ قطرها كيلومترا، فإن احتمال أن تكون كذلك. أن تكون قادرة على الحفاظ على البكتيريا أو غيرها من المواد البيولوجية ليست بعيدة المنال على الإطلاق. إن نظرية Panspermia ليست نظرية جديدة، لكن نموذجنا يقدم تفسيرًا لجدواها."
تم دعم البحث من قبل زمالة إيروين وجوان جاكوبس لطلاب الدراسات العليا المتفوقين، والمؤسسة الوطنية للعلوم (ISF)، ومركز مينيرفا.
للحصول على المقال كاملا فيالإشعارات الشهرية للجمعية الملكية الفلكية
المزيد عن هذا الموضوع على موقع العلوم
تعليقات 20
أنا جالس على الكمبيوتر والنافذة مفتوحة بدون تكييف، الهواء ممتاز والنسيم الخفيف يهب، يوم عظيم.
أعتقد أنه في النهاية الجميع على حق، فمن الصعب استيعاب أن الكواكب في نظامنا تشكلت بواسطة كرات جاءت إلينا من أنظمة أخرى، ربما جاءت من المواد الموجودة بين الكواكب وهي كبيرة ولم نتمكن من ذلك في الواقع يشكلون أنظمتهم الشمسية الخاصة.
يجب أن نسمح للطبيعة بأن تفعل ما تريد، وعلينا أن نبحث عن حلول، والأهم من ذلك أن نعطي مواطني العالم إجابة لمشاكل الحياة والوجود والمناخ وسبل العيش.
بداية، هذا الموقع هو موقع مصمم للتدريس وتقديم المنشورات من طليعة العلوم لعامة الناس. وسأطلب من الجميع أن تكون ردودهم أجوبة موضوعية وليست سب وألفاظ نابية.
بعد أن كتبت هذا يا آرييل، من المحتمل أن يكون سوء الفهم من جهتك، وليس من جهتي. اقرأ ما كتبته بالضبط: لم أكن أتحدث عن الأجسام المتنامية من خلال الاصطدامات في التفاعلات المتسلسلة؛ وأشرت إلى ما كتب في هذا المقال، والذي بموجبه يبدو أن أهل التخنيون قد حلوا صعوبة آلية "الحاجز" لنمو الجزيئات في سحب الغبار القديمة، كما كانت عند ولادة نظامنا الشمسي (بواسطة بالمناسبة، أنا شخصياً لم أسمع قط بمثل هذا الحاجز، لكن...) - للتذكير: مكتوب أن الجسيمات في حدود الأمتار لا يمكنها الاستمرار في النمو بنفس آلية تراكم الغبار والأجسام حتى تصل إلى أجسام من الأرض. ترتيب الكيلومترات - عندما يكون الأخير - بعد إنشائه - قادرًا على الاستمرار في النمو. "الحل" الذي يظهر هنا، والذي يقضي بضرورة وصول صخرة كبيرة من خارج المجموعة الشمسية لحل هذه المشكلة، يبدو "غريبا" بالنسبة لي (على أقل تقدير)، وهو يشبه "المنطق" الأحمق. من نموذج "برج السلحفاة" من العصور الوسطى.
أ. بن نير وأرييل - لا بد أنك سمعت عن النظرية التي تقول إن النظام الشمسي المبكر كان يحتوي على حوالي 30 كوكبًا صغيرًا والتي خلقت في النهاية الكواكب الصخرية الداخلية الأربعة؛ ما هي احتمالات وصول 30 جسمًا "كبيرًا" - أو أكثر - (كما ذكرنا، في حدود كيلومتر أو أكثر) إلى خارج الحدود السحابية للنظام الشمسي المبكر، وسوف تتركز فقط في مثل هذا النطاق الضيق حول الكوكب؟ الشمس - وكلها ستتحرك أيضًا وتتجمع في نفس المستوى (زائد ناقص 6%)؟ وما هي احتمالات أن يكون هذا ما حدث أيضًا في أنظمة شمسية أخرى (اكتشفها العديد من الباحثين خلال العقدين الماضيين)، والتي تم فيها أيضًا رصد العديد من "الكواكب الأرضية الفائقة"؟
أتمنى أن أحصل على تفسير علمي جدي لسؤالي من شخص يظن أنني لست "متعجرفا وشرير"، مع الإشارة إلى الأقسام التي أثرتها.
ما أجمل الجلوس بجوار مكيف الهواء في يوم حار، وبالطبع التعليق على المقالات العلمية!
ولأغراضنا.
وبالطبع أتفق مع كل من يعارض تفسير "استيراد" مواد البناء الأساسية اللازمة لتكوين الكواكب من المجموعات الشمسية الأخرى، بغرض خلق الكواكب في نظامنا الشمسي الحبيب.
ولذا فإنني أعبر أصابع الاتهام عن كونان وغيره في مهاجمتهم لمجرد طرح الفكرة المخالفة لروح المقال.
على سبيل المثال، المجيب أ. بن نير، يعرّف إجابة كونان بأنها "متغطرسة وغبية"، وأضاف، يليه آرييل الذي يقول إن رد كونان يظهر "عدم فهم ما يقرأ".
يبدو لي أن كونان قرأ المقال بالفعل وفهمه جيدًا، لكن ماذا يفعل، فهو يعتقد أن المقال ليس له أساس علمي. فإذا كانت هناك مشكلة النمو من متر إلى كيلومتر، فإن الحل لن يأتي من "استيراد" كيلومتر من نظام شمسي آخر.
رأيي الخاص والمتواضع، لا أعتقد أن هناك مشكلة، وليس هناك حدود للنمو. كويكبان نيزكيان يتحركان بجانب بعضهما البعض، لا مفر من أن يقتربا ويلتصقا ببعضهما البعض خلال الجاذبية التي تعمل لملايين السنين.
يطرح المعلق يهودا إيليد فكرة جميلة لم نفكر فيها أبدًا، وهي أن القوى الكهرومغناطيسية ربما تساعد بالفعل في هذا الصدد. لن أرفض هذه الفكرة جملة وتفصيلا.
باختصار، "إرسال المشكلة" إلى نظام شمسي آخر ليس مقبولاً بالنسبة لي (ولغيري) حتى لو تم تقديمه من قبل أفضل علماء التخنيون الذين أكن لهم تقديراً كبيراً.
يرجى الرد بلطف
وأتمنى ألا يتعطل مكيف الهواء في هذا اليوم الحار!
سابدارمش يهودا
"يوجد"
أي أنني قصدت أن أسأل كيف تشكلت الكتل الصخرية الكبيرة الأولى في الكون (تلك التي يبلغ قطرها عشرات ومئات الأمتار) إذا لم تكن هناك "بذور صخرية" سابقة يمكن أن تتبلور عليها؟
"ب ولكن ب"
كونان,
ردك يدل على عدم فهم المقروء.
لم يذكر في أي مكان أن إنشاء جسم بحجم كيلومتر أو أكثر أمر مستحيل. ما أظهره العلماء الموهوبون في التخنيون هو أنه يكفي إنشاء عدد قليل من الأجسام من هذا النوع، وستبدأ هذه العملية المتسلسلة التي ستسمح بخلق الكواكب.
يبدو لي أن هذا يشبه إلى حد ما سؤال الدجاجة والبيضة، النظرية جميلة ولكن كيف تشكلت تلك الكتل الصخرية التي جاءت من أنظمة كوكبية أخرى؟ كيف تشكلوا هم أنفسهم؟
بانا سبيفيميا
إلى كونان
إجابتك للأسف متعجرفة وغبية.
وكان من الأفضل لو أنك حاولت فهم الأمر المطروح قبل إرسال تعليقك الغبي.
أقول لك باختصار إن الموضوع المطروح لا يتعلق إلا بعملية تشكل سحابة من الغبار. التحرك في مدار بيضاوي الشكل حول نجم، إلى كوكب. كل هذا لا يعني أنه في العمليات الأخرى التي تحدث في الكون (على سبيل المثال انفجار نجم)، لا يمكن تشكيل وإخراج الأجسام ذات الأحجام المختلفة، بما في ذلك الأجسام التي يبلغ حجمها مترًا أو عدة أمتار، في الفضاء بين الشمسي.
لا أحد يواجه اللانهاية
أليس من الألوهية أن نبحث عن إجابة؟
هل التخمينات المتعلمة تجلب البركات؟
هل الذعر من أصفارنا يحفزنا على التساؤل؟
هذا المنشور هو في الواقع إهانة لذكاء كل شخص - عالم فيزياء فلكية أم لا.
تبدأ هذه المقالة بوصف المشكلة التي بموجبها يصعب جدًا على الأجسام الكوكبية اجتياز حاجز النمو (= المنطقة الواقعة بين المتر والكيلومتر)؛ فماذا يفعل علماؤنا الموهوبون في التخنيون؟ إنهم ببساطة يجلبون جسمًا خارج النظام الشمسي يبلغ حجمه بالفعل كيلومترًا واحدًا، ويقولون إنه سيستمر في النمو ويشكل كوكبًا. لكن يا رب العالمين - كيف تم خلق هذا الجسد المحدد؟!؟!؟ كيف تمكن هذا الجسم القادم من الفضاء الخارجي من عبور حاجز النمو؟؟؟ ولماذا لا يمكن أن تتشكل الأجسام الأكبر من كيلومتر إلا في الفضاء الخارجي وليس في قرص من الغبار والحصى، حيث تكون هناك فرصة أكبر لتلف واتصال الجزيئات الصغيرة؟
إن النظرية "العلمية" التي تدعي أنه من الضروري إخراج جسم كبير (لا أحد يعرف كيف تشكل) خارج قرص النظام الشمسي المبكر لتكوين الكواكب تذكرني بحجة مشابهة جدًا من العصور الوسطى ، عندما كان الافتراض الشائع هو أن الأرض (في الواقع كان يُعتقد أنها صفيحة مسطحة وليست كروية) متوازنة على درع سلحفاة عملاقة. وعندما سأل المشككون في ذلك الوقت: "انتظر، ولكن على ماذا تقف هذه السلحفاة؟" وكان الجواب: "ماذا تقصد؟ هذه السلحفاة تقف فوق سلحفاة أخرى، وهي تقف أيضًا فوق سلحفاة أخرى، وهكذا - على طول الطريق!"
سخيف حقا. إذا كانت هذه هي النظريات التي يطورها كبار الفيزيائيين وينشرونها في وسائل الإعلام العالمية المهنية، فمن الواضح أن الجنس البشري لا يزال في العصور المظلمة.
ليس الأفضل في علم الفلك. لكن هذه نظرية مبنية على النماذج.
يبدو لي في الواقع أن مسألة التصاق الجزيئات ببعضها ومع نموها تمتص المزيد... هذا غير منطقي حقًا بالنسبة لي لأنه يبدو لي وكأنه تصادم، وإذا كان الاصطدام بأي سرعة؟ وبعد ذلك انهار كل شيء
لا أفهم
لنبدأ بحقيقة أن هذه مجرد نظرية.
ما الذي تبحث عنه، كل شيء ستجده في التوراة، سفر التكوين.
لا تظن أنني كتبتها، لقد رميت النقاط فقط واتصلت وحدها وأصبحت جملة.
وبقيت أربع نقاط فقط كما هي وأصبحت نقطة في نهاية الجملة.
لا يزال هناك شيء أساسي مفقود في النموذج
منذ أكثر من قرن، تفترض جميع النماذج المقترحة لعملية تكوين الكواكب في الأنظمة النجمية، بما فيها الأرض في النظام الشمسي، أن المواد التي تراكمت في السحابة من غازات وغبار جاءت من أنظمة سابقة وربما وأيضًا من المجرات "القديمة"، حيث تم إثرائها بعناصر "ثقيلة" جديدة، تشكلت في نوى النجوم الضخمة وتشتتت في انفجارات السوبرنوفا حتى قبل تهيئة الظروف اللازمة لتكوين أجسام ضخمة داخل السحابة المحلية. إذن ما هي مشكلة النماذج الأرثوذكسية؟ وله جانبان: من ناحية، فإن قوة الجاذبية بين جزيئين من الغبار لا تذكر بالنسبة إلى "الضوضاء الحرارية" (الحركة البراونية) التي تميل إلى الفصل بينهما. من ناحية أخرى، فإن الجسيم الموجود في مجال جاذبية متجانس نسبيًا، الناتج عن التوزيع الموحد للجسيمات والحركة العشوائية، لن ينجذب إلى أي جسيم آخر مع التفضيل الضروري لإنشاء نوى التبلور. يبدو أن النموذج الذي اقترحه باحثو التخنيون يقدم حل Deus Ex Machina لمشكلة حجم النوى، على افتراض أن هذه النوى وصلت بالفعل متبلورة من الأنظمة السابقة وكل ما تبقى للجاذبية أن تفعله هو لصق طبقات كافية من الغبار إلى الصخرة الكبيرة التي وصلت خارج النظام بحيث تنمو إلى أبعاد الكوكب. يمكن ان يكون. ولكن مثل أي حل من حلول Deus Ex Machina، فإنه يترك شعورًا بفقدان تفسير أكثر جوهرية.
أعتقد أننا بحاجة إلى مهاجمة المشكلة من نقطة مختلفة. ليس كيف سنخترع نواة التبلور عن طريق استيراد نوى جاهزة من أنظمة أخرى، ولكن ما هي القوة التي يمكن أن تحل محل الجاذبية في هذه المرحلة من تشتيت المادة المتجانسة. على سبيل المثال: هل يمكن لتأين بعض جزيئات الغبار، نتيجة لامتصاص الإشعاع بالقرب من الشمس الفتية حيث بدأت بالفعل عمليات الاندماج النووي (مصحوبة بإشعاع مكثف في كامل الطيف من الأشعة فوق البنفسجية إلى جاما)، أن يبدأ تبلور النقطة تحت القوى الكهرومغناطيسية - إذ لا شيء يجبرنا على افتراض تجانس الكيمياء من الغبار! من الممكن بالتأكيد، ومن الناحية الإحصائية حتى الأعداد الكبيرة مطلوبة، أن تكون هناك حبيبات غبار تميل إلى حد ما إلى تجميع الكهرباء الساكنة، إيجابية أو سلبية بالنسبة للجزيئات الأخرى في بيئتها المباشرة. وحتى لو ظلت كميات كبيرة من الغبار محايدة في المتوسط، فإن نوى التبلور سوف تتشكل في نقاط، مثل بلورات الثلج في السحابة.
أتساءل كيف وصلت بذور الديناصورات إلى هنا؟
لم يركبوا كويكبًا ولن ينجوا على مذنب.
لقد تم إحضارهم إلى هنا بطريقة منظمة، شيء من هذا القبيل
للحصول على صندوق مريح.
وأعتقد أننا سنجد قريباً دليلاً على ذلك.
أتساءل كيف وصلت بذور الديناصورات إلى هنا؟
لم يركبوا كويكبًا ولن ينجوا على مذنب.
لقد تم إحضارهم إلى هنا بطريقة منظمة، شيء من هذا القبيل
للحصول على صندوق مريح.
وأعتقد أننا سنجد قريباً دليلاً على ذلك.
عزيزي يهودا، أسئلتك تثير نقاشًا نظرًا لأن الجسم الذي يصل بالطاقة الحركية إلى النظام يمكن أن يخلق تفاعلات تصادمية.
ومن الممكن أيضًا أن تكون الأجسام جاءت من نظام شمسي آخر بأقل قدر من الطاقة الحركية مما يسمح له (الجسم) بأن يكون نوعًا من "النواة" لتكوين الكوكب.
أفترض أنه سيكون مزيجًا من الظروف المحلية والخارجية للنظام الشمسي هو الذي سمح بتكوين هذه "النوى"
ولا يبدو لي أن وصول صخرة من نظام شمسي آخر هو وحده الذي سيتسبب في تكوين كوكب في كهفنا الشمسي. في مدار الغاز الذي يتحرك حول الشمس الفتية، هناك غاز وغبار يتحركان بشكل أسرع قليلاً وأبطأ قليلاً، وبالتالي فإن الكواكب التي تتشكل لن تواجه مشكلة في تجميع المواد في كوكب كبير. ويبدو لي أن الجسم الذي سيصل خارج المجموعة الشمسية ويعبر مدارات الكواكب المتكونة حديثًا قد يعرضها للخطر ويمنع تكوينها.
ستشارك مثل هذه الصخور في تكوين كواكبنا ولكنها لن تكون شرطًا ضروريًا لتكوينها
لكن ربما أكون مخطئا ولا تنس أن هذه ثلاثة أفكار في الصباح قد لا تكون صحيحة،
بشكل عام، ما يزعجني هو تجاهل كمية هائلة من المادة المظلمة المعروفة بتواجدها في كل مكان والتي يمكن أن ترتبط بجميع أنواع الخصائص التي يمكن أن تدخل في استيراد وتصدير مواد البناء إلى الكواكب.
لذا يرجى الرد بلطف
مساء الخير
سابدارمش يهودا
مجنون!!