من ماذا تتكون الكويكبات؟ عينة عادت إلى الأرض تكشف عن اللبنات الأساسية للنظام الشمسي – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

What are asteroids made of? A sample returned to Earth reveals the Solar System’s building blocks
[Trevor Ireland (Professor, The University of Queensland) – بقلم: تريڤور أيرلند (بروفيسور في جامعة كوينزلاند)] 

ملخص المقالة:

عادت المركبة الفضائية “هايابوسا 2” قبل عام من رحلتها لجمع قطعة صغيرة من كويكب ريوغو القريب من الأرض، وقد تم تنظيف المركبة وفحصها وإزالة كبسولة العينة منها والتأكد من وجود عينة صلبة تزن حوالي 5 غرامات والحفاظ على فراغها، مما سمح بجمع أي غازات تم إطلاقها من عينة الكويكبات، وأجري تحليل أولي لها. وهذه العينات هشة للغاية وذات كثافة منخفضة جدا (مسامية للغاية)، ولديها بنية من الطين، وتتصرف على هذا النحو. وتملأ بعثات الكويكبات، مثل مركبة “هايابوسا 2” تدريجيا بعض الفراغات في معرفتنا بالكويكبات. وبإعادة العينات إلى الأرض، فإنها تسمح بالنظر إلى الوراء في تاريخ هذه الأجسام، والعودة إلى تكوين النظام الشمسي نفسه.

 ( المقالة )

قبل أكثر من 12 شهرا بقليل [تاريخ نشر المقالة 10 فبراير 2022]، كنا جالسين في بلدة ووميرا، في المناطق النائية الأسترالية، في انتظار سلسلة من الضوء في السماء لإثبات أن المركبة الفضائية “هايابوسا 2” قد عادت من رحلتها لجمع قطعة صغيرة من كويكب قريب من الأرض يسمى ريوغو. ولسوء حظنا، كان الجو غائما في ووميرا في ذلك اليوم ولم نر المركبة الفضائية تصل.

ولكن ذلك كان الخلل الوحيد الذي رأيناه في العودة. فقد وجدنا واسترددنا “هايابوسا 2″، وأحضرناها إلى بلدة ووميرا، ونظفناها وفحصناها.

وتمت إزالة كبسولة العينة من المركبة الفضائية.  وكانت في حالة جيدة، ولم تتجاوز حرارتها 60 درجة مئوية عند العودة، وقعقعت الكبسولة عندما تم تسليمها، مما يشير إلى أنه كان لدينا بالفعل عينة صلبة. وتم الحفاظ على فراغها، مما سمح بجمع أي غازات تم إطلاقها من عينة الكويكبات، وأجري تحليل أولي لها في ووميرا.

وبعد عام من المسار، نعرف الكثير عن تلك العينة. وفي الشهر الماضي [يناير 2022]، تم نشر ثلاث ورقات بحثية تتعلق بالتحليل الأول لعينات ريوغو، بما في ذلك مقال في مجلة “العلوم” (Science) هذا الأسبوع [الأسبوع الأول من فبراير 2022] يتعلق بالعلاقة بين المواد التي شوهدت في الكويكب والعينة العائدة إلى الأرض.

وتفتح هذه الملاحظات نافذة على تكوين النظام الشمسي، وتساعد على إزالة لغز النيازك الذي حيرت العلماء لعقود.

شظايا هشة

بغير إبطاء، تزن العينة حوالي 5 جرامات، مقسمة بين موقعي الهبوط اللذين تم أخذ عينات منهما.

وجاءت العينة الأولى من سطح ريوغو المكشوف. وللحصول على العينة الثانية، أطلقت المركبة الفضائية قرصا صغيرا على الكويكب لصنع فوهة صغيرة، ثم جمعت عينة بالقرب من الحفرة على أمل أن تحتوي هذه العينة الثانية على مواد من تحت السطح، محمية من التعرية الفضائية.

وتم تسجيل أخذ عينات الهبوط بواسطة كاميرات الفيديو على متن “هايابوسا 2”. ومن خلال التحليل التفصيلي للفيديو، وجدنا أن أشكال الجسيمات المقذوفات من ريوغو أثناء الهبوط تشبه إلى حد كبير الجسيمات التي تم استردادها من كبسولة العينة. ويشير هذا إلى أن كلتا العينتين تمثلان بالفعل السطح – قد تحتوي الثانية أيضا على بعض المواد تحت السطحية، لكننا لا نعرف بعد.

شاهد فيديو لـ “هايابوسا2” يجمع عينته الثانية من الكويكب ريوغو. المصدر: جاكسا. رابط الفيديو على اليوتيوب:

وبالعودة إلى المختبر، يمكننا أن نرى أن هذه العينات هشة للغاية وذات كثافة منخفضة جدا، مما يشير إلى أنها مسامية للغاية. ولدى هذه العينات بنية من الطين، وتتصرف على هذا النحو.

إن عينات ريوغو داكنة اللون للغاية أيضًا. وفي الواقع، إنها أغمق من أي عينة نيزك تم استردادها على الإطلاق. وقد أشارت ملاحظات في الموقع على ريوغو إلى ذلك أيضا.

ولكننا الآن لدينا صخرة في متناول اليد ويمكننا فحصها والحصول على تفاصيل عنها.

لغز نيزك

النظام الشمسي مليء بالكويكبات: قطع من الصخور منتشرة لكنها أصغر بكثير من أن تسمى كوكب. وبالنظر إلى الكويكبات من خلال التلسكوبات وتحليل طيف الضوء الذي تعكسه، يمكننا تصنيف معظمها إلى ثلاث مجموعات: النوع “سي” (C) (الذي يحتوي على الكثير من الكربون)، والنوع “إم” (M) (الذي يحتوي على الكثير من المعادن)، والنوع “اس” (S) (الذي يحتوي على الكثير من السيليكا).

وعندما يجلب مدار الكويكب إلى تصادم الكويكب مع الأرض، اعتمادا على حجمه، فقد نراه على شكل شهاب (نجم منطلق) ينتشر عبر السماء أثناء احتراقه في الغلاف الجوي. وإذا نجا بعض أجزاء الكويكب لتصل إلى الأرض، فقد نجد القطعة المتبقية من الصخور لاحقا: تسمى هذه النيازك.

ومعظم الكويكبات التي نراها تدور حول الشمس هي الأنواع “سي” ذات الألوان الداكنة. واستنادا إلى طيفها، تبدو الأنواع “سي” مشابهة جدا في البنية لنوع من النيزك يسمى الكوندريتات (chondrites) [١] الكربوني. هذه النيازك غنية بالمركبات العضوية والمتطايرة مثل الأحماض الأمينية، وربما كانت مصدر بروتينات البذور لصنع الحياة على الأرض.

ومع ذلك، في حين أن حوالي 75٪ من الكويكبات هي من الأنواع “سي”، فإن 5٪ فقط من النيازك هي كوندريتات كربونية. وحتى الآن كان هذا معضلة: إذا كانت الأنواع “سي” شائعة جدا، فلماذا لا نرى بقاياها كنيازك على الأرض؟

وقد حلت الملاحظات والعينات من ريوغو هذا اللغز.

إن عينات ريوغو (ويفترض أن النيازك من الكويكبات الأخرى من النوع “سي”) هشة للغاية بحيث لا يمكنها البقاء على قيد الحياة في الغلاف الجوي للأرض. فإذا وصلت بسرعة تزيد عن 15 كيلومترا في الثانية، وهو أمر نموذجي للشهب، فإنها ستتحطم وتحترق قبل وقت طويل من الوصول إلى الأرض.

فجر النظام الشمسي

لكن عينات ريوغو أكثر إثارة للاهتمام من ذلك. تشبه المادة فئة فرعية نادرة من الكوندريتات الكربونية تسمى “سي آي” (CI)، حيث “سي C” كربوني ويشير “آي I” إلى نيزك إيفونا [جناح اداري في مقاطعة مومبا بمنطقة سونغوي بتنزانيا] الذي وجد في تنزانيا في عام 1938.

وهذه النيازك هي جزء من عشيرة الكوندريت، ولكن لديها عدد قليل جدا من الجسيمات المحددة تسمى الغضروف [صخور نارية داخل النيازك الغضروفية]، وهي حبيبات مستديرة من الزبرجد الزيتوني في الغالب متبلورة على ما يبدو من قطرات منصهرة. والنيازك من نوع ايفونا الكربوني داكنة ومنتظمة ومحببة جيدا.

وهذه النيازك فريدة من نوعها في كونها تتكون من نفس عناصر الشمس، وبنفس النسب (إلى جانب العناصر التي عادة ما تكون غازات). ونعتقد أن هذا لأن الكوندريتات من نوع ايفونا الكربوني تشكلت في سحابة الغبار والغاز التي انهارت في نهاية المطاف لتشكيل الشمس وبقية النظام الشمسي.

ولكن على عكس الصخور على الأرض، حيث غيرت 4.5 مليار سنة من المعالجة الجيولوجية نسب العناصر التي نراها في القشرة، فإن الكوندريتات من نوع ايفونا الكربوني هي عينات نقية إلى حد كبير من اللبنات الأساسية الكوكبية لنظامنا الشمسي.

وتم استعادة ليس أكثر من 10 كوندريتات من نوع ايفونا الكربوني على الأرض، بوزن إجمالي معروف يقل عن 20 كجم. وهذه الأجسام أكثر ندرة من عينات المريخ في محفوظاتنا.

ما هي فرص أن يكون أول كويكب من النوع “سي” الذي نراجعه مشابها جدا لأحد أندر أنواع النيازك؟

من المحتمل أن تكون ندرة هذه النيازك من نوع ايفونا الكربوني على الأرض مرتبطة بالفعل بهشاشتها. وستواجه (هذه النيازك) صعوبة في النجاة من الرحلة عبر الغلاف الجوي، وإذا وصلت إلى السطح، فإن العاصفة الممطرة الأولى ستحولهم إلى برك من الطين.

وتملأ بعثات الكويكبات، مثل “هايابوسا 2” وسلائفها “هايابوسا” و “اوسيريس-ريكس” (Osiris-Rex) التابع لوكالة ناسا، تدريجيا بعض الفراغات في معرفتنا بالكويكبات. وبإعادة العينات إلى الأرض، فإنها تسمح لنا بالنظر إلى الوراء في تاريخ هذه الأجسام، والعودة إلى تكوين النظام الشمسي نفسه.

*تمت الترجمة بتصرف

المصدر:
https://theconversation.com/what-are-asteroids-made-of-a-sample-returned-to-earth-reveals-the-solar-systems-building-blocks-176548
الهوامش:
[١] الكوندريت (chondrite) هو نيزك حجري (غير معدني) لم يتم تغييره، إما عن طريق ذوبان أو تمايز الجسم الأم. تتشكل عندما تتراكم أنواع مختلفة من الغبار والحبيبات الصغيرة في النظام الشمسي المبكر لتشكيل كويكبات بدائية. تصبح بعض هذه الأجسام التي يتم التقاطها في جاذبية الكوكب النوع الأكثر شيوعا من النيزك (سواء بسرعة، أو بعد العديد من المدارات) بوصولها إلى مسار نحو سطح الأرض. تتراوح تقديرات مساهمتها في إجمالي عدد النيازك بين 85.7٪ و 86.2٪. ويكيبيديا.