الكثير من ما يعرفه العلماء عن النظام الشمسي المبكر يأتي من النيازك – الصخور القديمة التي تنتقل عبر الفضاء والبقاء على قيد الحياة في الغلاف الجوي للأرض. من بين النيازك ، يبرز نوع واحد – يسمى الكربونات الكربونية – باعتباره الأكثر بدائية ويوفر لمحة فريدة من نوعها في طفولات النظام الشمسي.
الغضروفية الكربونية غنية بالماء والكربون والمركبات العضوية. إنها “رطبة” ، مما يعني أنها تحتوي على ماء مقيد داخل المعادن في الصخرة. يتم حبس مكونات الماء في الهياكل البلورية. يعتقد العديد من الباحثين أن هذه الصخور القديمة لعبت دورًا مهمًا في توصيل المياه إلى الأرض المبكرة.
قبل أن تصل إلى الأرض ، يشار إلى الصخور التي تسير عبر الفضاء عمومًا باسم الكويكبات أو النيزك أو المذنبات ، اعتمادًا على حجمها وتكوينها. إذا كانت قطعة من هذه الأشياء تجعلها تصل إلى الأرض ، فستصبح “نيزكًا”.
من مراقبة الكويكبات مع التلسكوبات ، يعرف العلماء أن معظم الكويكبات لديها تركيبات غنية بالمياه. تتنبأ النماذج بأن معظم النيازك – التي تزيد عن النصف – يجب أن تكون كربونية أيضًا. لكن أقل من 4 ٪ من جميع النيازك الموجودة على الأرض هي كربونية. فلماذا يوجد مثل هذا عدم التوافق؟
في دراسة نشرت في مجلة مجلة Nature Astronomy في 14 أبريل 2025 ، حاولت وزملاؤي الكواكب وحاولت الإجابة على سؤال قديم: أين هي كل الكربونات الكربونية؟
البعثات عينة العائد
دفعت رغبة العلماء في دراسة هذه الصخور القديمة بعثات الفضاء التي تعود إلى العينة الحديثة. حولت مهام أوزوريس – ريكس و Jaxa's Hayabusa2 ما يعرفه الباحثون عن الكويكبات البدائية والمغنية بالكربون.
يتعرض النيازك التي تم العثور عليها على الأرض للأمطار والثلوج والنباتات ، والتي يمكن أن تغيرها بشكل كبير وجعل التحليل أكثر صعوبة. لذلك ، غامرت مهمة Osiris -Rex بمغامرة في Bennu الكويكب لاسترداد عينة دون تغيير. سمح استرداد هذه العينة للعلماء بفحص تكوين الكويكب بالتفصيل.
وبالمثل ، قدمت رحلة Hayabusa2 إلى الكويكب Ryugu عينات بدائية من كويكب آخر غني بالماء.
سمحت هذه المهام معًا بدراسة علماء الكواكب مثلي ، المواد الكربونية الهشة من الكويكبات. هذه الكويكبات هي نافذة مباشرة في لبنات بناء نظامنا الشمسي وأصول الحياة.
لغز الكربون الكربوني
لفترة طويلة ، افترض العلماء أن الغلاف الجوي للأرض يصف الحطام الكربوني.
عندما يضرب كائن جو الأرض ، يجب أن ينجو من ضغوط كبيرة ودرجات حرارة عالية. تميل الغضروفات الكربونية إلى أن تكون أضعف وأكثر تفاعلًا من النيازك الأخرى ، لذلك لا تقف هذه الأشياء إلى حد كبير.
عادة ما تبدأ النيازك رحلتهم عندما يصطدم اثنان من الكويكبات. تخلق هذه الاصطدامات مجموعة من شظايا الصخور المئوية إلى العداد. هذه الفتات الكونية تتخطى النظام الشمسي ويمكن ، في نهاية المطاف ، أن تسقط على الأرض. عندما تكون أصغر من متر ، يطلق عليهم العلماء نيزك.
تعتبر الأرصاد السرية صغيرة جدًا بحيث لا يمكن للباحثين رؤيتها مع تلسكوب ، إلا إذا كانوا على وشك ضرب الأرض ، ويصبح علماء الفلك محظوظين.
ولكن هناك طريقة أخرى يمكن للعلماء دراسة هذه الفئة من السكان ، وبالتالي فهم سبب وجود نيزك مثل هذه التراكيب المختلفة.
شبكات مراقبة النيازك وشبكات النيران
استخدم فريق البحث لدينا جو الأرض ككاشف لدينا.
معظم النيزكات التي تصل إلى الأرض هي جزيئات صغيرة الحجم الرملية ، ولكن في بعض الأحيان ، تصل إلى بضعة أمتار. يقدر الباحثون أن حوالي 5000 طن متري من الميكرومتيوريت تهبط على الأرض سنويًا. وفي كل عام ، ما بين 4000 و 10،000 نيزك كبير-بحجم كرة الجولف أو أكبر-الأرض على الأرض. هذا أكثر من 20 كل يوم.
اليوم ، قدمت الكاميرات الرقمية ملاحظات على مدار الساعة لسماء الليل العملية وبأسعار معقولة. تتيح أجهزة استشعار منخفضة التكلفة وعالية الحساسية وبرامج الكشف الآلي للباحثين لمراقبة أقسام كبيرة من سماء الليل لمضات ساطعة ، والتي تشير إلى أن النيزك يضرب الجو.
يمكن لفرق الأبحاث أن تخضع للملاحظات في الوقت الفعلي باستخدام تقنيات التحليل الآلي-أو دكتوراه مخصصة للغاية. الطالب – للعثور على معلومات لا تقدر بثمن.
يدير فريقنا نظامين عالميين: Fripon ، وهي شبكة تقودها الفرنسية مع محطات في 15 دولة ؛ و Global Fireball Observatory ، وهو تعاون بدأه الفريق وراء شبكة Desert Fireball في أستراليا. جنبا إلى جنب مع مجموعات بيانات الوصول المفتوحة الأخرى ، استخدمت أنا وزملائي مسارات ما يقرب من 8000 تأثير لاحظت من قبل 19 شبكة مراقبة منتشرة في 39 دولة.
بمقارنة جميع تأثيرات النيزك المسجلة في الغلاف الجوي للأرض مع تلك التي تصل إلى السطح بنجاح كنيزات ، يمكننا تحديد أي الكويكبات التي تنتج شظايا قوية بما يكفي للبقاء على قيد الحياة في الرحلة. أو ، على العكس ، يمكننا أيضًا تحديد الكويكبات التي تنتج مواد ضعيفة لا تظهر في كثير من الأحيان على الأرض مثل النيازك.
الشمس تخبز الصخور كثيرا
والمثير للدهشة ، وجدنا أن العديد من قطع الكويكب لا تصل إلى الأرض. يبدأ شيء ما في إزالة الأشياء الضعيفة بينما لا يزال الجزء في الفضاء. من المحتمل أن يتم كسر المادة الكربونية ، التي ليست متينة للغاية ، من خلال الإجهاد الحراري عندما يأخذ مدارها بالقرب من الشمس.
مع إغلاق المدار الكربونيات الكربونية ، ثم بعيدًا عن الشمس ، تشكل تقلبات درجة الحرارة تشققات في موادها. هذه العملية تشرب بشكل فعال وتزيل الصخور الضعيفة المائية من عدد الأشياء القريبة من الأرض. أي شيء تركه بعد هذا التكسير الحراري ثم يجب أن ينجو من الجو.
فقط 30 ٪ -50 ٪ من الأشياء المتبقية تنجو من الممر في الغلاف الجوي وتصبح النيازك. تميل قطع الحطام التي تقربها مداراتها إلى أشعة الشمس إلى أن تكون أكثر متانة بشكل كبير ، مما يجعلها أكثر عرضة للبقاء على قيد الحياة من خلال الغلاف الجوي للأرض. نحن نسمي هذا تحيز البقاء على قيد الحياة.
على مدى عقود ، افترض العلماء أن جو الأرض وحده يفسر ندرة النيازك الكربونية ، لكن عملنا يشير إلى أن الكثير من الإزالة تحدث مسبقًا في الفضاء.
للمضي قدمًا ، يمكن أن تساعد التطورات العلمية الجديدة في تأكيد هذه النتائج وتحديد مؤلفات النيزك. يحتاج العلماء إلى التحسن في استخدام التلسكوبات لاكتشاف الأشياء مباشرة قبل ضرب الأرض. يمكن أن تساعد النمذجة الأكثر تفصيلاً لكيفية تفكك هذه الكائنات في الجو أيضًا الباحثين في دراستهم.
أخيرًا ، يمكن أن تتوصل الدراسات المستقبلية إلى طرق أفضل لتحديد ما تصنعه هذه الكرات النارية من استخدام ألوان النيازك.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: باتريك م. شوبر ، ناسا
اقرأ المزيد:
تلقى باتريك م. شوبر تمويلًا من برنامج الأبحاث والابتكار في أفق الاتحاد الأوروبي لعام 2020 بموجب اتفاقية ماري سكوودوفسكا كوري ، رقم 945298. يتلقى باتريك م. شوبر حاليًا تمويلًا من برنامج ما بعد الدكتوراه في ناسا.