أظهر بحث جديد أن المجال المغناطيسي للشمس جذب الحديد نحو مركز نظامنا الشمسي مع تشكل الكواكب. وهذا ما يفسر سبب امتلاك عطارد ، القريب جدًا من الشمس ، مركز حديدي أكبر وأكثر كثافة مقارنة بالكواكب الخارجية الأخرى ، مثل الأرض والمريخ. الائتمان: مركز جودارد للطيران الفضائي التابع لناسا

أظهر بحث جديد من جامعة ماريلاند أن القرب من المجال المغناطيسي للشمس يحدد البنية الداخلية للكوكب.

تدحض دراسة جديدة الفرضية السائدة حول سبب احتواء عطارد على مركز أكبر مقارنة بغطاءه (الطبقة الواقعة بين المركز وسطح الكوكب). لعقود من الزمان ، جادل العلماء بأن الاصطدامات والاصطدامات مع الأجسام الأخرى أثناء تكوين نظامنا الشمسي تركت عباءة عطارد تنفجر ، تاركة مركزًا معدنيًا كبيرًا كثيفًا بالداخل. لكن بحثًا جديدًا يكشف أنه لا يمكن إلقاء اللوم على الصراعات – مغناطيسية الشمس.

طور ويليام ماكدونو ، أستاذ الجغرافيا بجامعة ميريلاند ، وتاكاشي يوشيزاكي من جامعة الدوحة نموذجًا يوضح الكثافة والكتلة ومحتوى الحديد في مركز كوكب صخري متأثر ببعده عن المجال المغناطيسي للشمس. . نُشرت الورقة التي تصف النموذج في المجلة في 2 يوليو 2021 التقدم في علوم الأرض والكواكب.

قال ماكدونو: “الكواكب الأربعة الداخلية لنظامنا الشمسي – عطارد والزهرة والأرض والمريخ – تتكون من نسب مختلفة من المعدن والصخور”. “يوجد تدرج حيث يسقط المحتوى المعدني في المركز بينما تتحرك الكواكب بعيدًا عن الشمس. تشرح ورقتنا كيف حدث هذا من خلال إظهار أن توزيع المواد الخام في النظام الشمسي المبكر كان يتحكم فيه المجال المغناطيسي للشمس. “

طور ماكدونو سابقًا نموذجًا لتكوين الأرض ، والذي يشيع استخدامه من قبل علماء الكواكب لتحديد تكوين الكواكب الخارجية. (تم اقتباس حديثه عن هذا العمل أكثر من 8000 مرة).

نموذج ماكدونو الجديد أثناء التكوين المبكر لنظامنا الشمسي ، عندما كانت الشمس الفتية محاطة بسحابة من الغبار والغاز ، تم سحب حبيبات الحديد باتجاه المركز بواسطة المجال المغناطيسي للشمس. عندما بدأت الكواكب في التشكل من تلك التجمعات من الغبار والغازات ، قامت الكواكب الأقرب إلى الشمس بربط المزيد من الحديد بمراكزها أكثر مما كانت بعيدة.

وجد الباحثون أن كثافة ونسبة الحديد في مركز كوكب صخري مرتبطة بقوة المجال المغناطيسي حول الشمس أثناء تكوين الكواكب. تقترح دراستهم الجديدة أن المغناطيسية يجب أن تكون عاملاً في المحاولات المستقبلية لوصف تكوين الكواكب الصخرية ، بما في ذلك تلك الموجودة خارج نظامنا الشمسي.

يعد تكوين مركز الكوكب أمرًا بالغ الأهمية لقدرته على دعم الحياة. على الأرض ، على سبيل المثال ، يخلق لب الحديد المنصهر مجالًا مغناطيسيًا يحمي الكوكب من الأشعة الكونية المسببة للسرطان. يقع جزء كبير من فوسفور الكوكب في المركز ، وهو عنصر غذائي مهم للحفاظ على الحياة القائمة على الكربون.

باستخدام نماذج تكوين الكواكب الحالية ، حدد ماكدونو السرعة التي يتم بها سحب الغاز والغبار في مركز نظامه الشمسي. لقد كان عاملاً في المجال المغناطيسي الذي تشكل عندما انفجرت الشمس ، وقام بحساب كيفية سحب هذا المجال المغناطيسي للحديد عبر سحابة الغبار والغاز.

عندما بدأ النظام الشمسي المبكر يبرد ، بدأ الغبار والغاز الذي لم ينجذب إلى الشمس في الالتصاق معًا. ستتعرض العناقيد الأقرب للشمس إلى مجال مغناطيسي أقوى ، لذلك سيكون هناك حديد أكثر مما يوجد بعيدًا عن الشمس. عندما بردت المجموعات معًا لتصبح كواكب دوارة ، جذبت قوى الجاذبية الحديد إلى مركزها.

عندما أدرج ماكدونو هذا النموذج في حساباته لتكوين الكواكب ، كشف عن تدرج في محتوى المعادن وكثافتها ، وهو ما يتوافق تمامًا مع ما يعرفه العلماء عن الكواكب في نظامنا الشمسي. يحتوي عطارد على قلب معدني يبلغ حوالي ثلاثة أرباع كتلته. لا يمثل نواة الأرض والزهرة سوى ثلث كتلتهما ، وأقصى الكواكب الصخرية هو المريخ ، وهو ربع كتلته فقط.

هذا الفهم الجديد للدور الذي تلعبه المغناطيسية في تكوين الكواكب يخلق تشويشًا في دراسة الكواكب الخارجية لأنه لا توجد حاليًا طريقة لتحديد الخصائص المغناطيسية للنجم من الملاحظات المستندة إلى الأرض. يتكهن العلماء بتكوين كوكب خارج المجموعة الشمسية بناءً على طيف الضوء المنبعث من الشمس. تُصدر العناصر المختلفة في النجم إشعاعات بأطوال موجية مختلفة ، لذا فإن قياس تلك الأطوال الموجية يكشف عما يولده النجم والكواكب من حوله.

قال ماكدونو: “أوه ، تكوين النجم يبدو هكذا ، لذا يجب أن تبدو الكواكب المحيطة به هكذا”. “الآن عليك أن تقول ،” قد يحتوي كل كوكب على قدر أكثر أو أقل من الحديد في التطور المبكر للنظام الشمسي بناءً على الخصائص المغناطيسية للنجم. “

ستكون الخطوة التالية في هذا العمل هي أن يكتشف العلماء نظامًا كوكبيًا آخر مشابهًا لنظامنا – أحدها هو أن الكواكب الصخرية تنتشر بعيدًا عن الشمس المركزية. إذا انخفضت كثافة الكواكب عند خروجها مثل الشمس في نظامنا الشمسي ، يمكن للباحثين تأكيد هذه النظرية الجديدة والتكهن بأن المجال المغناطيسي قد يكون قد أثر على تكوين الكوكب.

ملاحظة: William F. McDonough و Takashi Yoshizaki “التراكيب الكوكبية الأرضية التي يتحكم فيها المجال المغناطيسي للقرص العدواني” ، 2 يوليو 2021 ، التقدم في علوم الأرض والكواكب.
DOI: 10.1186 / s40645-021-00429-4