تكشف ثلاث أوراق بحثية لفريق من الباحثين قاموا بتحليل عينات من مركبة أوزيريس ريكس، بقيادة جامعة أريزونا، عن تفاصيل غير مسبوقة حول تكوين وتاريخ الكويكب بينو.
كويكب بينو - هدف مهمة ناسا أوسايرس-ريكس لجمع العينات، والتي تديرها جامعة أريزونا - هو مزيج من مواد من جميع أنحاء النظام الشمسي وخارجه. على مدى مليارات السنين، تغيّر تركيبه الفريد والمتنوع نتيجة تفاعلاته مع الماء وتعرضه لظروف فضائية قاسية.
نُشرت النتائج في ثلاث أوراق بحثية جديدة، استنادًا إلى تحليلات عينات بينو التي جُلبت إلى الأرض عام ٢٠٢٣. يُنسّق مختبر القمر والكواكب (LPL) التابع لجامعة أريزونا حملة تحليل عينات أوزيريس-ريكس، ويشارك فيها علماء من جميع أنحاء العالم. ساهم باحثو LPL في الدراسات الثلاث، وقادوا اثنتين منها.
قالت جيسيكا بارنز، الأستاذة المشاركة في مختبر ليتل بروم (LPL) والمؤلفة الرئيسية المشاركة في إحدى الدراسات: "هذا بحث لا يُمكن إجراؤه باستخدام التلسكوبات. من المثير للاهتمام للغاية أن نتمكن أخيرًا من قول هذه الأشياء عن كويكب لطالما حلمنا بزيارته، وأخيرًا جمعنا عينات منه."
يتكون الكويكب الابن من شظايا "كويكب أب" أكبر حجمًا، تفكك بعد اصطدامه بكويكب آخر، يُرجَّح أنه كان في حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري. تكوَّن الكويكب الأم نفسه من مواد من مصادر مختلفة - قريبة من الشمس، وبعيدة عنها، وحتى من نجوم أخرى - اجتمعت قبل أكثر من أربعة مليارات سنة أثناء تكوُّن النظام الشمسي. وُصفت هذه النتائج في الورقة البحثية الأولى، المنشورة في مجلة "نيتشر أسترونومي"، وشارك في تأليفها بارنز فان نوين من قسم أبحاث واستكشاف المواد الفلكية في مركز جونسون الفضائي التابع لناسا في هيوستن.
قال بارنز: "من المحتمل أن يكون الكويكب الأم لبينو قد تشكل في الأطراف الخارجية للنظام الشمسي، ربما خلف الكوكبين العملاقين المشتري وزحل. نعتقد أن هذا الجسم ارتطم بكويكب اصطدم به وتحطم. ثم عادت القطع للالتحام، وربما تكررت هذه العملية عدة مرات".
فيما يتعلق بالعينات التي جلبتها مركبة أوزيريس-ريكس الفضائية، تمكنت بارنز وزملاؤها من الحصول على أشمل صورة للماضي حتى الآن. ومن بين النتائج: وفرة من "غبار النجوم" - وهي مادة تعود إلى ما قبل تكوين النظام الشمسي. كما أُتيح اكتشاف هذه المواد القديمة بفضل جهاز نانوسيمز في مختبر كايبر-أريزونا، الذي يسمح بكشف نظائر العناصر على مقياس النانومتر. ويتم تحديد حبيبات غبار النجوم من خلال تركيبها النظيري غير المعتاد مقارنةً بالمواد التي تشكلت في النظام الشمسي.
قال بارنز: "هذه قطع من غبار النجوم من نجومٍ اندثرت منذ زمن، وقد أُدرجت في سحابة الغاز والغبار التي تشكّل منها نظامنا الشمسي". وأضاف: "عثرنا أيضًا على مواد عضوية ذات نظائر غير مألوفة، يُرجّح أنها تشكّلت في الفضاء بين النجوم. كما عثرنا على مواد صلبة تشكّلت بالقرب من الشمس. ولأول مرة، نُثبت وجود جميع هذه المواد في شمسنا".
تشير أوجه التشابه الكيميائي والنظائري بين عينات بينو والكويكب المماثل ريوغو، الذي أخذته مهمة هايابوسا 2 اليابانية عام 2019، والنيازك الأكثر بدائيةً التي عُثر عليها على الأرض، إلى أن الكويكبات الأم ربما تكون قد تشكلت في منطقة مشتركة من النظام الشمسي المبكر. ومع ذلك، تشير الاختلافات في عينات بينو إلى أن المواد الأم في هذه المنطقة تغيرت بمرور الوقت، أو لم تكن مختلطة كما اعتقد بعض الباحثين.
تُظهر التحليلات أن بعض المواد في الكويكب الأم قد صمدت أمام عمليات كيميائية مختلفة، كالتسخين والتفاعلات مع الماء، وحتى الاصطدام النشط الذي أدى إلى تكوّن كوكبنا. ومع ذلك، خضعت معظم المواد لتحول حراري مائي، كما ورد في البحث الثاني المنشور في مجلة Nature Geoscience. وخلصت هذه الدراسة إلى أن المعادن في الكويكب الأم قد تكونت، وذابت، وأُعيد تشكيلها بمرور الوقت بعد اصطدامها بالماء.
وقال توم زيجا، مدير مختبر كايبر-أريزونا، الذي قاد الدراسة بالاشتراك مع تيم ماكوي، أمين النيازك في سميثسونيان: "نعتقد أن الكويكب الأم لبينو تراكم الكثير من الجليد من النظام الشمسي الخارجي، والذي ذاب بمرور الوقت".
وجد الفريق أدلة على تفاعل معادن السيليكات مع الماء السائل عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا - حوالي 25 درجة مئوية، أي ما يُقارب "درجة حرارة الغرفة". وصرح زيغا قائلًا: "ربما تكون الحرارة قد تبقّت من عملية التبلور الأولية، عندما تشكّل الكويكب الأم لبينو، أو ربما تكون قد تولّدت من اصطدامات لاحقة، ربما اقترنت بتحلل العناصر المشعة في أعماق الجسم. وربما تكون الحرارة المحتبسة قد أذابت الجليد داخل الكويكب".
الآن لديك سائلٌ على تماسٍّ مع مادة صلبة، وحرارة. هذا كل ما يتطلبه الأمر لبدء عملية الكيمياء، كما قال. "تفاعل الماء مع المعادن ليُكوّن ما نراه اليوم: عيناتٌ تحتوي 80% من المعادن فيها على الماء في بنيتها الداخلية، تشكّلت قبل مليارات السنين، عندما كان النظام الشمسي لا يزال في طور التكوين."
لم ينتهِ تحول مواد بينو عند هذا الحد. فقد أشارت الورقة البحثية الثالثة، المنشورة أيضًا في مجلة Nature Geoscience، إلى وجود فوهات مجهرية وبقع صغيرة من صخور متجمدة منصهرة على سطح جسيمات بينو، وهي دلائل على تعرض الكويكب لقصف نيازك دقيقة. تُسمى هذه الاصطدامات، إلى جانب الرياح الشمسية، "التجوية الفضائية". تحدث هذه العملية لعدم وجود غلاف جوي يحمي بينو. ووفقًا للدراسة، فإن هذه التجوية أسرع بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. قادت الدراسة ليندسي كيلر من مركز جونسون للفضاء التابع لناسا وميشيل طومسون من جامعة بيردو.
تُعدّ الكويكبات، باعتبارها بقايا تشكّل الكواكب قبل 4.5 مليار سنة، سجلاً لتاريخ النظام الشمسي. لكن زيغا أوضح أن العديد منها قد يختلف عما تُقدّمه لنا النيازك على الأرض. والسبب هو أن أنواعًا مختلفة من النيازك (شظايا الكويكبات) تحترق في الغلاف الجوي ولا تصل إلى الأرض.
وأضاف: "والنيازك التي تصل إلى الأرض قد تتفاعل مع الغلاف الجوي، خاصةً إذا لم يُجمع النيزك بسرعة بعد الاصطدام. ولهذا السبب، تُعدّ مهمات جمع العينات، مثل أوزيريس-ريكس، بالغة الأهمية".
إرشادات للوصول إلى المقالات ذات الصلة
بعد النشر، ستكون المقالات الثلاثة متاحة باستخدام أرقام DOI التالية:
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 3
هذا هو الرأي السائد بالفعل. كان الماء على الأرض محدودًا، وقد انبعث بعضه أيضًا إلى الفضاء خلال فترة الاصطدامات الطويلة في بداية النظام الشمسي، وما أنقذه هو الإمداد المستمر بالمياه من تلك المذنبات.
مثيرة للاهتمام.
شكرا جزيلا لك
كان هناك ماء سائل على ابنِه! (أي على كويكبه الأم). هذا يعني... أنه من الممكن أن الحياة بدأت على الكويكبات، ثم انتقلت إلى الأرض عندما بردت وتحولت مياهها إلى بحار ومحيطات.