في السنوات الأخيرة ، كان الفلكيون يتطلعون إلى تحسين فهمنا لكيفية تشكل النظام الشمسي. من ناحية ، لديك الفرضية السديمية التقليدية التي تجادل بأن الشمس والكواكب وجميع الأشياء الأخرى في النظام الشمسي تشكلت من مواد غامضة منذ مليارات السنين. ومع ذلك ، افترض علماء الفلك تقليديا أن الكواكب تشكلت في مداراتها الحالية ، والتي أصبحت منذ ذلك الحين موضع تساؤل.
أصبح هذا الأمر يواجه تحديًا من قبل نظريات مثل نموذج Grand Tack. تنص هذه النظرية على أن المشتري هاجر من مداره الأصلي بعد تشكله ، مما كان له تأثير كبير على النظام الشمسي الداخلي. وفي دراسة حديثة ، قام فريق دولي من العلماء بخطوة للأمام ، واقترحوا أن المريخ شكل بالفعل ما هو اليوم حزام الكويكبات وهاجر أقرب إلى الشمس بمرور الوقت.
ظهرت الدراسة التي حملت عنوان "التكوين البارد والبعيد للمريخ" مؤخراً في المجلة رسائل علوم الأرض والكواكب. قاد الدراسة رامون براسر من معهد علوم حياة الأرض في معهد طوكيو للتكنولوجيا ، وتضمنت أعضاء من جامعة كولورادو ، والأكاديمية المجرية للعلوم ، وجامعة دندي في المملكة المتحدة.
من أجل دراستهم ، تناول الفريق أحد أكثر المشكلات الصارخة مع النماذج التقليدية لتكوين النظام الشمسي. هذا هو الافتراض بأن المريخ والأرض والزهرة تشكلت بشكل وثيق وأن المريخ هاجر إلى الخارج إلى مداره الحالي. بالإضافة إلى ذلك ، تقول النظرية أن المريخ - ما يقرب من 53 ٪ بحجم الأرض و 15 ٪ فقط من الكتلة - هو في الأساس جنين كوكبي لم يصبح قط كوكبًا صخريًا ممتلئًا.
ومع ذلك ، فإن هذا يتناقض مع الدراسات الأولية والنظيرية التي أجريت على النيازك المريخية ، والتي لاحظت اختلافات رئيسية في التكوين بين المريخ والأرض. كما أشار براسر وفريقه في دراستهم:
وهذا يشير إلى أن المريخ تشكل خارج منطقة التغذية الأرضية أثناء التراكم الأولي. لذلك من المحتمل أن المريخ ظل دائمًا بعيدًا عن الشمس بشكل ملحوظ عن الأرض ؛ وقد توقف نموها مبكرًا وظلت كتلتها منخفضة نسبيًا ".
لاختبار هذه الفرضية ، أجرى الفريق محاكاة ديناميكية كانت متسقة مع نموذج Grand Tack. في هذه المحاكاة ، قام المشتري بتحريك تركيز كبير من الكتلة نحو الشمس عند هجرتها نحو النظام الشمسي الداخلي ، مما كان له تأثير عميق على تكوين الكواكب الأرضية وخصائصها المدارية (الزئبق ، الزهرة ، الأرض والمريخ).
تقول النظرية أيضًا أن هذه الهجرة سحبت المواد بعيدًا عن المريخ ، وبالتالي فهي تمثل الاختلافات التركيبية وصغر حجم الكوكب وكتله بالنسبة إلى الزهرة والأرض. ما وجدوه هو أنه في نسبة صغيرة من عمليات محاكاةهم ، تشكل المريخ بعيدًا عن الشمس وأن قوة جاذبية المشتري دفعت المريخ إلى مداره الحالي.
من هذا ، خلص الفريق إلى أن العلماء إما يفتقرون إلى الآليات اللازمة لتفسير تكوين المريخ ، أو من جميع الاحتمالات ، فإن هذا السيناريو النادر إحصائيًا هو في الواقع السيناريو الصحيح. كما أشار ستيفن موجسيس - أستاذ العلوم الجيولوجية في جامعة كولورادو ومؤلف مشارك في الدراسة - في مقابلة حديثة مع مجلة علم الأحياء الفلكي ، حقيقة أن السيناريو نادر لا يجعله أقل معقولية:
"بالنظر إلى الوقت الكافي ، يمكننا توقع هذه الأحداث. على سبيل المثال ، ستحصل في النهاية على ستات مضاعفة إذا دحرجت النرد مرات كافية. الاحتمال هو 1/36 أو تقريبًا هو نفسه الذي نحصل عليه لمحاكاة تشكيل المريخ ".
في الحقيقة ، فإن احتمال 2٪ (وهو ما حصلوا عليه من المحاكاة) بالكاد يكون احتمالًا ضعيفًا عند النظر إليه بعبارات كونية. وعندما يعتبر المرء أن مثل هذا الاحتمال سيسمح بالاختلافات الرئيسية بين المريخ وأبناء عمومته الأرضية (أي الأرض والزهرة) ، يبدو هذا الاحتمال الضعيف ممكنًا إلى حد ما. ومع ذلك ، فإن فكرة أن المريخ هاجر إلى الداخل خلال تاريخه تحمل أيضًا بعض الآثار الخطيرة.
بالنسبة للمبتدئين ، تم الضغط على الباحثين لشرح كيف كان يمكن أن يمتلك المريخ جوًا أكثر سمكا وأكثر دفئًا كان سيسمح بوجود الماء السائل على السطح. إذا كان المريخ قد تشكل بالفعل في حزام الكويكبات الحديث ، لكان قد تعرض لتدفق شمسي أقل بكثير ، وكانت درجات الحرارة السطحية أقل بكثير مما لو تكونت في موقعها الحالي.
ومع ذلك ، كما يذهبون للإشارة ، إذا كان المريخ لديه ما يكفي من ثاني أكسيد الكربون في غلافه الجوي المبكر ، فمن المحتمل أن التأثيرات خلال القصف الثقيل المتأخر يمكن أن تسمح بفترات متقطعة حيث يمكن أن توجد المياه السائلة على السطح. أو كما يشرحونها:
"ما لم يثبت نموذجنا أن كوكب المريخ الغني بالتقلب يمتلك جوًا مستدامًا قويًا ودفيئًا ، فإن متوسط درجة حرارة سطحه كان دون درجة حرارة دون انقطاع. كان من الممكن أن تتأثر بيئة السطح البارد هذه بانتظام من جراء عمليات القصف ذات الأثر المبكر التي أعادت بدء الدورة الهيدرولوجية المحتضرة ، ووفرت ملاذاً للحياة المبكرة المحتملة في القشرة المريخية. "
في الأساس ، في حين أن المريخ كان سيخضع لأقل من الطاقة الشمسية خلال فترة حياته المبكرة ، إلا أنه من المحتمل أنه كان يمكن أن يكون دافئًا بما يكفي لدعم الماء السائل على سطحه. وكما ذكر Mojzsis في ورقة شارك في تأليفها العام الماضي ، فإن القصف العديدة التي تلقتها (كما تشهد عليه العديد من فوهاتها) كانت ستكون كافية لإذابة الجليد السطحي ، وزيادة كثافة الغلاف الجوي ، وتحفيز دورة هيدرولوجية دورية.
شيء آخر مثير للاهتمام حول هذه الدراسة هو كيف يتنبأ بأن كوكب الزهرة يحتمل أن يكون له تركيبة كبيرة (بما في ذلك نظائر الأكسجين) مشابهة لتلك الموجودة في نظام الأرض والقمر. وفقًا لمحاكاة ، يرجع ذلك إلى حقيقة أن الزهرة والأرض تشتركان دائمًا في نفس لبنات البناء ، في حين أن الأرض والمريخ لم يشاركا. كانت هذه النتائج متسقة مع ملاحظات الأشعة تحت الحمراء الأرضية الأخيرة للزهرة وغلافها الجوي.
ولكن بالطبع ، لا يمكن استخلاص استنتاجات نهائية حول ذلك حتى يمكن الحصول على عينات من قشرة الزهرة. يمكن تحقيق ذلك إذا تم إطلاق مهمة Venera-Dolgozhivuschaya (Venera-D) المقترحة - وهي خطة مشتركة بين ناسا وروسكوموس لإرسال مركبة فضاء وهبوط إلى فينوس - في العقد المقبل. في غضون ذلك ، هناك مشكلات أخرى معلقة في نموذج Grand Tack وافتراضات السديم التي يجب معالجتها.
وفقًا لـ Mojzsis ، تتضمن هذه الكيفية التي يمكن أن تتشكل بها عمالقة الغاز / الجليد في النظام الشمسي في مواقعهم الحالية. تبدو الفكرة التي شكلوها في مداراتهم الحالية وراء حزام الكويكبات غير متسقة مع نماذج النظام الشمسي المبكر ، والتي تظهر أنه لم يكن هناك ما يكفي من المواد الضرورية البعيدة عن الشمس. والبديل هو أنهم شكلوا أقرب إلى الشمس وهاجروا إلى الخارج أيضًا.
كما أوضح Mojzsis ، فإن هذا الاحتمال يدعمه الدراسات الحديثة لأنظمة الكواكب خارج الطاقة الشمسية ، حيث تم العثور على عمالقة الغاز تدور حول النجوم القريبة جدًا (أي "المشتري الساخن") وأبعد:
"نحن نفهم من الملاحظات المباشرة عبر تلسكوب كيبلر الفضائي والدراسات السابقة أن هجرة الكوكب العملاق هي سمة طبيعية للأنظمة الكوكبية. إن تكوين الكوكب العملاق يحث على الهجرة ، والهجرة هي كل شيء عن الجاذبية ، وقد أثرت هذه العوالم على مدارات بعضها البعض في وقت مبكر ".
إذا كانت هناك فائدة واحدة من القدرة على النظر إلى أبعد من ذلك في الكون ، فهي الطريقة التي سمحت بها لعلماء الفلك بالتوصل إلى نظريات أفضل وأكثر اكتمالًا عن كيفية ظهور النظام الشمسي. ومع استمرار نمو استكشافنا للنظام الشمسي ، فنحن على يقين من أننا نتعلم العديد من الأشياء التي ستساعد في تطوير فهمنا للأنظمة النجمية الأخرى أيضًا.
