نگاهی به نحوه ی تشكیل منظومه ی شمسی
توسط : m273gradc

خورشید ما كمی بیش از چهار و نیم میلیارد سال پیش تشكیل شده است. خورشید ما نیز مثل هر ستاره دیگری در جهان به شكل توده در هم پیچیده ای از ابرهای گازی كه عمدتا از هیدروژن و هلیم تشكیل شده بود به وجود آمده اما خرده ریزه هایی كه از انفجار سایر ستاره ها باقی مانده بودند، غبارهای بسیار ریز كیهانی كه از عناصر سنگین تر همانند كربن، اكسیژن، آلومینیوم، كلسیم و آهن تشكیل شده بودند، نیز در سرتاسر این ابرها پراكنده بودند. این ذرات گرد و غبار كه حتی از ذرات غباری كه لبه پنجره می نشیند، كوچك تر است، به عنوان نقاط تجمع در سحابی خورشیدی عمل می كند. سایر موارد از جمله یخ، دی اكسید كربن منجمد، دور این نقاط گردهم می آیند و بدین ترتیب این ذرات كم كم بزرگ و بزرگ تر شده و به اجرامی به اندازه یك دانه شن، یك صخره و نهایتا یك تخته سنگ تبدیل می شوند. طی چند میلیون سال، تریلیون ها تریلیون قطعه یخی، سنگ ریزه و اجرام فلزی در اطراف خورشید جوان گردهم می آیند. طی ربع میلیارد سال بعد بسیاری از این اجسام در یكدیگر ادغام شده و بدین شكل سیارات بزرگ ، اقمار، سیارك ها و اجرام موجود در كمربند كوئیپر به وجود می آیند. (برای كسب اطلاعات بیشتر می توانید به مقاله «tightening our kuiperbelt» كه در شمار فوریه 2003 نشریه Natural History به چاپ رسیده است مراجعه كنید.) اجرام كوچكتری كه حول خورشید در حال چرخشند، طی مدت های طولانی كه از تشكیل آنها گذشته است، چندان تغییر نكرده اند.

بعضی وقت ها یكی از این قطعات سرگردان كه باقیمانده های تشكیل سیارات محسوب می شوند با سطح زمین برخورد می كنند. هنگامی كه قطعات با زمین برخورد كنند، شهاب سنگ نامیده می شوند. مجموعه داران شهاب سنگ ها را برحسب میزان جلب توجهشان قیمت گذاری می كنند، اما اخترشناسان این اجرام را با توجه به تاریخ شان ارزش گذاری می كنند. همانطور كه سنگواره های گیاهان و جانوران، داستان حیات در زمین را ثبت می كنند، این اجرام نیز داستان منظومه شمسی را در سال های اولیه آن ثبت كرده اند. بعضی اوقات نیز این امكان وجود دارد كه از آنها برای بررسی تاریخ شكل گیری منظومه شمسی استفاده كنیم. در تحقیقات جدید كه توسط شوگوتاچیبانا (Shogo Tachibana) و گری هاس (gary Houss) در دانشگاه ایالتی آریزونا انجام شده است نیز دقیقا همین كار صورت گرفته است؛ یعنی آنها با بررسی آهن رادیواكتیو یا به عبارت بهتر تحقیق روی دوتا از قدیمی ترین شهاب سنگ های شناخته شده، توانستند گام دیگری به شناخت حوادثی كه به تولد خورشید منجر شد، بردارند. آهن موجود در زمین رادیواكتیو نیست، یا حداقل در حال حاضر رادیواكتیو نیست. بیش از 90 درصد آهنی كه در زندگی روزمره با آنها سروكار داریم، از جمله آهنی كه در ساختمان ها به كار می رود یا آهن موجود در كلم بروكسل و خون، حاوی 26 پروتون و 30 نوترون است. سایر اتم های آهن نیز حاوی 28، 31 یا 32 نوترون است. انواع مختلف یك عنصر كه ایزوتوپ نامیده می شوند، توسط اختلافی كه در تعداد نوترون های هسته آنها وجود دارد، از یكدیگر متمایز می شوند، اما برای نامگذاری آنها مجموع تعداد نوترون ها و پروتون های هسته ذكر می شود؛ بنابراین انواع مختلف آهن به صورت آهن 56 یا آهن 58 و غیره نامگذاری می شود.

تمام این ایزوتوپ های آهن از لحاظ رادیواكتیوی پایدارند. ایزوتوپ های دیگری نیز از آهن وجود دارند اما پایدار نیستند. طی زمان اتم های سازنده ایزوتوپ های ناپایدار به طور خودبه خود ذرات زیر اتمی را از هسته خود منتشر می كنند. این فرآیند (كه تلاشی هسته ای نامیده می شود) باعث تغییر در تعداد پروتون ها و نوترون های موجود در هسته می شود و بدین ترتیب یك ایزوتوپ به ایزوتوپ دیگر یا حتی به عنصر متفاوت دیگری تبدیل می شود. در نهایت نیز ایزوتوپ ناپایدار مورد نظر از بین می رود. از سرعت تلاشی رادیواكتیو می توان به عنوان ساعتی برای تعیین زمان حوادث مهمی كه در تاریخ زمین یا منظومه شمسی روی داده است، استفاده كرد. حداقل به طور نظری، می توان به اندازه گیری نسبت ایزوتوپ های رادیواكتیو ویژه به محصولات پایداری كه طی تلاشی بعضی عناصر به وجود می آید، دریافت كه از زمانی كه جسم آخرین بار از گونه های رادیو اكتیو غنی شده است، چه مدت زمانی می گذرد با توجه به این نكته كه هركدام از ایزوتوپ های رادیواكتیو با سرعت ثابتی كه ویژه آن ایزوتوپ است، تجزیه می شود، سرعت تجزیه را می توان بر حسب مفهوم «نیمه عمر بیان كرد. نیمه عمر نشان دهنده مدت زمانی است كه طول می كشد یك ایزوتوپ ویژه تجزیه شده و به ایزوتوپ پایدارتر خود تبدیل شود. اندازه گیری هایی كه با استفاده از ایزوتوپ های با عمر كوتاه همانند كربن 14 كه دارای نیمه عمر حدود 700/5 سال است، می تواند تاریخ آثار تمدن های اولیه بشری را كه در تحقیقات باستانشناسی به دست می آید، نشان دهد.

اما اندازه گیری های صورت گرفته توسط ایزوتوپ های با نیمه عمر طولانی تر، همانند اورانیم 238 كه نیمه عمری حدود 5/4 میلیارد سال دارد می توانند تاریخ تشكیل صخره ها، سیارات و ستارگان را بیان كنند. آهن 60 كه ایزوتوپ رادیواكتیو با نیمه عمر حدودا 5/1 میلیون سال است طی انفجارهایی كه در ستارگان بسیار سنگین یا ابر نواختر (Supernova) روی می دهد، به وجود می آید. از آنجایی كه منشا این ایزوتوپ منحصر به فرد است، می توان از این خاصیت مفید برای درك رویدادهای كیهانی استفاده كرد. تاجیبانا و هاس نسبت ایزوتوپی حدود ده نمونه كوچك كه از دو شهاب سنگ قدیمی تهیه شده بود را اندازه گیری كردند. این دو جرم كه به خاطر مكانی كه در آن یافت شده اند، بیشانبور و كریمكا نامیده می شوند (اولی در هند و دومی در اوكراین به دست آمده اند) به دسته ای از اجرام تعلق دارند كه طی چند میلیون سال تولد خورشید تشكیل شده اند. تمام آهن 60 موجود در دو نمونه شهاب سنگ مدت ها پیش از بین رفته و به كبالت 60 رادیواكتیو تبدیل شده است. كبالت 60 رادیواكتیو هم به نوبه خود به اتم پایدار نیكل 60 تبدیل شده است.

تاجیبانا و هاس با آزمایشاتی كه روی ذرات مواد معدنی موجود در شهاب سنگ ها انجام دادند، دریافتند مقدار اضافی قابل توجهی از نیكل 60 در نمونه موجود است كه این نكته نشان دهنده آن است كه آهن 60 زمانی در این نمونه ها وجود داشته است. این محققین با استفاده از سایر عناصر و ایزوتوپ ها، به عنوان ساعت مرجع تاریخ آهن 60 را ردیابی كرده و دریافتند كه در سحابی خورشیدی اولیه به ازای هر یك میلیارد (109) اتم پایدار آهن 56 حدود 300 اتم آهن 60 داشت. شاید این عدد بسیار كوچك به نظر برسد اما باید گفت این عدد ده برابر نسبت ایزوتوپ هایی است كه فعلا در گازهای بین ستاره ای كهكشان راه شیری وجود دارد. این مقدار اضافی از آهن 60 درابتدای تشكیل منظومه شمسی رازهای زیادی در مورد منشا كهكشان ما بیان می دارد.

اخترشناسان می دانند كه خورشید از ابرگازی شكلی حاصل شده است. علاوه بر آن می دانیم كه عاملی باعث شده است تا این توده ابر به چنان چگالی برانی برسد كه به تشكیل خورشید منجر شده است. اما پرسش این است كه آن حادثه اولیه چه بوده است؟ طبق مدلی كه پیش از این ارائه شده است، امواج انفجار ناشی از ابر نواخترها مظنون اصلی این رویداد است. میزان آهن 60 موجود در این دو شهاب سنگ قدیمی دلایل جدیدی در تأیید این نظر فراهم می كند. احتمالا لایه های در حال انبساط مواد ستاره ای كه حاوی اتم های آهن 60 حاصل از انفجار ابر نواخترها بودند، هسته های اولیه ابرهای خورشیدی را تشكیل دادند و به همین دلیل حاوی این ساعت های آهن رادیواكتیو هستند. در همان زمان، نیروی اولیه لازم برای تشكیل خورشید منظومه شمسی و نهایتا زمین فراهم شده است.

جمعه 28/10/1386 - 17:57
پسندیدم 0
UserName