Erken güneş sistemindeki dinamiklerin şu anda yaşadığımız kozmik mahalleye nasıl yol açtığı konusunda birçok teori var, ancak bilgisayar simülasyonlarının ötesinde, onları desteklemek için doğrudan kanıtlar zordur – buraya gök gürültüsü geldiği yerdir.
Dünya dışı taşlar ne ortaya çıkarabilir?
Aşağıda, güneş sistemini ve ötesini araştıran aylık Launchpad bültenimizden bir alıntı bulunmaktadır. Launchpad’e ücretsiz olarak kaydolabilirsiniz.
Meteoritler hakkında beni neyin büyülediğini açıklamaya başlamak için Winston Churchill’in Balık Göleti’nden daha iyi bir yer yok. Churchill uzun yıllar evime yakın olan Chartwell adlı büyük bir evde yaşıyordu. Mülkiyet ve zarif gerekçeleri şimdi halka açık, bu yüzden çocuklarımı sık sık bir kaçmak için oraya götürüyorum ve yıllar boyunca sayısız ziyaretçinin devam ettiği bir gelenek olan gölete bir veya iki para atmak için her zaman duraklıyoruz.
Meteoritlerle ne ilgisi var? Balıklar suda sıkışıp kalır, sadece ötesinde olan geniş dünyanın loş bir algısı ile. Yine de, her zaman, yukarıdaki genişlikten bir eser dünyalarına atılır, ki bu da balık okuyabilirse, insan uygarlığına bir ipucu verecektir. Çoğu zaman, çocuklarımla göletin yanında durduğumda, balıktan çok farklı olmadığımızı düşünüyorum. Dünya ile sınırlı olarak, teleskoplarla uzaya bakabiliriz, ancak kusurlu bir görünüm elde ediyoruz. Yine de bazen uzaydan bir elçi alıyoruz.
İlk olarak bu yıllar önce düşünmeye başladım ve kitabımı yazmamı sağladı Göktaşı avcıları. Kitabın ilk kısmı, vahşi çölleri, Antarktika buz tabakalarını ve hatta Oslo, Norveç’in çatılarını ovarak meteoritleri avlayan maceracıların ve bilim adamlarının inanılmaz hikayelerini anlatıyor. İkinci bölüm, bu dünya dışı hazinelerden okuduğumuz sırların güneş sisteminin yeni bir tarihini yazmaya nasıl yardımcı olduğunu araştırıyor – ve burada paylaşmak istediğim şey bu.
Güneş sistemi hakkında bilmeniz gereken şey, düzgün ve düzenli bir yer olmasıdır: güneşe yakın dört küçük kayalık gezegen ve daha büyük dört daha büyük gaz olan Jüpiter, en büyük. Uzun bir süre boyunca, gökbilimciler bunun doğal, normal şeyler olduğunu ve gezegenlerin şu anda bulundukları yerde oluşması gerektiğini varsaydılar. Sonuçta, güneş sistemi güneşi çevreleyen geniş bir toz ve gaz halkası olarak başladı ve halka boyunca yayılan bir sıcaklık gradyanı olurdu, bu da katı olarak ne tür malzemelerin var olabileceğini ve gezegenlere girebileceğini belirleyecekti. Gaz devlerini oluşturan hidrojen ve karbondioksit gibi bileşiklerin buzları, sadece daha soğuk dış ulaşımlarda, yıldızdan uzakta kalabilirdi.
Ancak, 1990’ların ortalarından başlayarak, geniş gaz gezegenlerinin yıldızlarına yakın olan diğer gezegen sistemlerini gözlemlemeye başladık. Kimse bu gezegenlerin bu tür bölgelerde oluşabileceğini düşünmediğinden, bu radikal bir fikre yol açtı: Gezegenlerin yörüngeleri hareket ediyor mu?
Kovalamayı kesmek için, çoğu gökbilimci şimdi muhtemelen yaptıklarını düşünüyor. Bunun kendi güneş sistemimizde nasıl çalışmış olabileceğine dair iki ana teori vardır. Biri, geliştirildiği Fransız şehrinden sonra güzel bir model olarak bilinir. Orijinal versiyon, dört gaz devinin, mevcut yörüngelerine geçmeden önce birbirine yakın oluştuğunu söylüyor. Grand Tack modeli olarak bilinen diğeri, güneş sistemi tarihinin çok erken saatlerinde, Jüpiter’in şu an olduğu yere dışarı doğru sallanmadan önce (veya “tacking”) geri dönmeden önce güneşe doğru ilerlediğini söylüyor. Bu fikirler o zamanlar radikaldi, ancak liyakatleri var çünkü ormanların kozmik boynumuzun bazı garip özelliklerini açıklıyorlar. Örneğin, Mars alışılmadık derecede küçüktür, yaklaşık yüzde 10’u toprak kütlesidir. Belki de Jüpiter içe doğru sallanırken, yerçekimi, aksi takdirde Kızıl Gezegenin büyümesini besleyecek tüm toz ve gazda emdi.
Sorun şu ki, bu fikirleri bilgisayar simülasyonlarında modellemenin ötesinde, onları destekleyen zor kanıtlar elde etmek zor. Meteoritler devreye giriyor.
Kondrullar adı verilen küçük, çok renkli lekeleri ortaya çıkarmak için dilimlenmiş bir kondrit, en yaygın göktaşı türü.
Büyük ikilemi keşfetmek
Bu dünya dışı taşların güneş sisteminin tarihi hakkında ne söylediğini anlamak için önce izotoplar hakkında bir şeyler bilmemiz gerekir. Tüm atomlar, çekirdeklerinde protonlar ve nötronlar adı verilen belirli sayıda atom altı parçacık içerir. Proton sayısı hangi elemente sahip olduğunuzu belirler: biri hidrojen için, altı karbon için vb. Ancak aynı elementin atomlarına biraz farklı sayıda nötron olabilir ve bir elementin bu versiyonlarına izotop denir. Çeşitli doğal süreçler atomların zaman içinde nötronlar kazanması veya kaybettiği anlamına gelir, bu yüzden arkeologlar izotopları eski kemikler veya eserler için kullanırlar. Meteoritler gibi son derece eski malzemeler söz konusu olduğunda, izotop dengeleri derin zamanlarda maruz kaldıkları ortamları ortaya çıkarabilir.
2011 yılında, California Üniversitesi, Los Angeles’taki Paul Warren, çok çeşitli göktaşlarındaki birçok izotop hakkında bir dizi veriye baktı. Bir desen fark etti: Tüm göktaşlarının izotoplarının dengesine dayanarak iki gruptan birine atanabileceği, en tanısının titanyum, krom ve oksijen olduğu görülüyordu. Bu, önemli bir sonucun ilk kokusuydu.
Çalışmaları bir süre radarın altında uçtu, ancak Almanya’daki Max Planck Güneş Sistemi Araştırmaları Enstitüsü’nde Thorsten Kleine’nin dikkatini çekti. Kleine ve meslektaşları, meteorlardaki diğer izotopların bolluklarını ölçerek daha fazla araştırdılar. Özellikle Molibden’e baktığında, Warren’ın tanımladığı aynı kalıbı buldu: Meteoritler, molibden izotoplarına dayanarak iki gruptan birinde oturdu. Uygulamada, bu, bilinen tüm göktaşlarındaki molibden izotoplarını ölçüyorsanız ve değerleri bir grafikte çiziyorsanız, iki satır elde edeceğiniz anlamına gelir. Verilen herhangi bir göktaşı, bu iki çizginin birine veya diğerine sığacaktır. Bu kez, bölünme daha açıktı – ve hemen hemen tüm göktaşlarında molibden bulunduğundan, kısa süre sonra tüm partinin kuralı takip ettiği anlaşıldı. Bu iki grup, karbonlu olmayan (NC) göktaşları (taşlı ve az karbon veya nem içeren) ve karbonlu (CC) meteoritler (ıslak ve karbon bazlı moleküllerle doluydu) olarak bilinir. Bu bölmeye şimdi “Büyük İkili” deniyor.
Peki bu ne anlama geliyor? Bu ikilikin varlığı, başlangıçta iki ayrı toz ve gaz rezervuarından birinden oluşan tüm göktaşların oluştuğunu gösterir. Ve her gruptaki göktaşlarının bileşimi, bir rezervuarın güneşe daha yakın, diğeri de uzakta olduğunu gösterir. Bu rezervuarları güneş sistemi büyüklüğünde bir Jammy Dodger (biraz Linzer kurabiyesi gibi, tanıdık olmayanlar için) gibi düşünün: ortada bir rezervuar (reçel) var ve bir saniye (bisküvi) dış çevresinde kenar. Bu iki gaz ve toz bölgesinin birleştirilmesini ve karıştırılmasını sağlayan neydi? Daha önce Kleine ile çalışan ve şu anda Kaliforniya’daki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’na dayanan Thomas Kruijer, “O zamanlar ortaya çıkabileceğimiz tek açıklama büyük bir gezegendi” diyor. “Ve Jüpiter en iyi aday gibi görünüyordu.”
Jammy Dodgers erken güneş sistemini anlamanın anahtarını tutuyor mu?
Jüpiter bu iki rezervuarı birbirinden ayırırsa, toz karışımını durdurmak çok erken olmalıdır. 2017 yılında Kruijer, bu argümanı açıkça yapan ve Jüpiter’in oluşumunu bugüne kadar büyük ikilik kullanarak bir makale yazdı. Hesaplamalarına göre, gezegen, güneş sisteminin doğumundan itibaren 1 milyon yıl içinde, tam büyüklüğü değil, ama hala ağır – toprak kütlesinin en az yirmi katına kadar büyümüş olmalı. Jüpiter’in oluşumu ilk kez ampirik olarak tarihlendirildi ve Jüpiter’in güneş sisteminin gençliğinin ilk floşluğunda oluşturma ve hareket etme vizyonu ile Grand Tack modelini destekledi.
Orada bitmedi. Kruijer, ikilikin en derin sonucu, asteroitlerin – ve dolayısıyla göktaşlarının – nihayetinde nereden geldiğini düşündüğümüzü değiştirmesidir. Bugün, asteroitlerin çoğunluğu Mars ve Jüpiter arasındaki bir kemerde yörüngede. Dikotomi bize birçoğunun orada oluşamayacağını gösterdi, bunun yerine güneş sisteminin daha soğuk ulaşımlarına daha fazla birikmiş olmalı. Bu, bir şeyin onları içe doğru itmiş olması gerektiği anlamına gelir. Ve yine, bu gezegensel göç teorisine mükemmel uyuyor. Jüpiter’in yerçekimi türbülansı ve etrafta hareket eden arkadaşları, güneş sisteminin etrafında langırtlı bu iki asteroit rezervuarını göndermek için bir şey olacaktır. Bugün, Mars ve Jüpiter arasındaki asteroitlerdeki kayalar her iki orijinal rezervuardan da malzeme içeriyor.
O halde göktaşları, gezegensel göçler fikrini desteklemek için bazı önemli kanıtlar sunmuşlardır. Ama beni her zaman rahatsız eden bir şey var. Farklı rezervuarlardan asteroitlerin erken güneş sisteminin kaosunda asla birbirine çarpmadığına inanmak zor. Fakat küçük bir kısmı bile olsaydı, tüm göktaşları neden sadece büyük ikiliklerin iki grubundan birine veya diğerine uydular? Ayrı rezervuarlar bir Jammy Dodger’ın reçel ve bisküvi olsaydı, neden hem reçel hem de bisküvinin bir karışımını içeren bir göktaşı görmemiştik?
Aslında, bir örnek bulduk. 2021’de, Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü’nde Fridolin Spitzer, 1870’te Hindistan’da Nedagolla adlı bir yere düşen bir göktaşının molibden izotoplarını ölçtüğünü açıkladı – ve CC veya NC hattına uymadı. . Spitzer meslektaşlarının “Hayır, bu doğru olamaz” dediğini hatırlıyor. Ancak bunun sansasyonel bir sonuç olduğu hızla anlaşıldı. Nedagolla Rock için en iyi açıklama, Spitzer bana, biri NC rezervuarından diğeri CC rezervuarından olmak üzere iki asteroit arasındaki bir çarpışmada oluşması. Spitzer, “Temel olarak, Nedagolla çarpışma tarafından üretilen karıştırmanın doğrudan kanıtıdır” diyor. Meteoritin analizi, büyük çivi modeline geniş ölçüde uyan güneş sisteminin doğumundan yaklaşık 7 milyon yıl sonra meydana gelen etkinin meydana geldiğini göstermektedir.
Meteoritlerin hepsi son derece harika değil. İnanılmaz güzelliğin bazı örnekleri olmasına rağmen, çoğu (yüzleşelim) sadece eski kayalara benziyor. Ama kitabımı yazma konusunda en çok keyif aldığım şeylerden biri, bunu geçmiş görmeyi öğrendim. Bu dünya dışı taşlar havuzumuza düşmüş zaman kapsülleri gibidir ve – onları okumayı öğrenirsek – bize güneş sistemi hakkında dikkat çekici masallar söyleyebilirler.
Josh HowGego şurada özellik başkan yardımcısı Yeni bilim adamı. Onun kitabı Göktaşı avcıları 6 Şubat’ta İngiltere’de.
Tur
Astronomi ve Buz Bilimi: İsveç
22 Mart 2025
4 gün gün
