جهان‌های یخی دوردست: کشف اسرار سیستم خورشیدی!
اکتشاف سیستم خورشیدی بیرونی به ما سرنخ‌های حیاتی درباره تاریخ آن ارائه می‌دهد. تحقیقات جدید نشان می‌دهد که چگونه جهان‌های یخی دوردست فراتر از نپتون شکل گرفته‌اند و این امر تصویر غنی‌تری از چگونگی شکل‌گیری و تکامل سیستم خورشیدی ما به دست می‌دهد.
این تحقیقات به رهبری دانشمندان دانشگاه مرکزی فلوریدا (UCF) و همکاری‌های آن‌ها انجام شده است. تیم تحقیقاتی از قابلیت‌های پیشرفته تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) بهره برده‌اند تا به این دستاوردها برسند.
با استفاده از این تلسکوپ، پژوهشگران به مطالعه اجسام دوردست ترانس نپتونی (TNOs) پرداختند که دنیاهای یخی و دور از دسترس هستند. آن‌ها الگوهای شگفت‌انگیزی از متانول روی سطح این اجسام کشف کردند. این تحقیقات نشان می‌دهد که چگونه واکنش‌های شیمیایی در فضای عمیق می‌تواند به ریشه‌های حیات مرتبط باشد.
- دسته‌بندی TNOs: یافته‌های تیم پژوهشی نشان می‌دهد که TNOs به دو گروه اصلی بر اساس وجود یخ متانول تقسیم می‌شوند.
- تفاوت‌های شیمیایی: برخی از اجسام نشانه‌های قوی از متانول را در زیر سطح خود نشان می‌دهند در حالی که دیگران که دورتر از خورشید هستند، نشانه‌های ضعیف‌تری از متانول دارند.
- تأثیر تابش کیهانی: این تفاوت‌ها نشان می‌دهد که تابش کیهانی در طول میلیاردها سال ممکن است شیمی سطحی این اجسام دوردست را تغییر داده باشد.
برای TNOs نزدیک‌تر به خورشید، متانول به نظر می‌رسد که بهتر در زیر سطح باقی می‌ماند و از شرایط سخت فضایی محافظت می‌شود. اما TNOs دورتر هنوز سؤالات جدیدی را با اثرات شیمیایی ضعیف‌تر خود مطرح می‌کنند.
TNOs مانند کپسول‌های زمان باستانی هستند. آن‌ها برخی از بهترین نگهداری‌شده‌ترین قطعات دیسک پروتوپلانتی اولیه هستند که ابر گاز و غبار در اطراف خورشید جدید را تشکیل می‌دهد. با مطالعه این جهان‌های یخی دور، دانشمندان می‌توانند به زمانی برگردند که هنوز سیاره‌ها شکل نگرفته بودند.
پروفسور Noemí Pinilla-Alonso، که قبلاً در دپارتمان فیزیک UCF فعالیت می‌کرد و اکنون در دانشگاه اویدو در اسپانیا مستقر است، به رهبری این پروژه کمک کرده است. این پروژه بخشی از برنامه «کشف ترکیب‌های سطحی اجسام ترانس نپتونی» (DiSCo) است.
او توضیح داد: “متانول، یک الکل ساده، در دنباله‌دارها و TNOهای دوردست یافت شده است و این نشان می‌دهد که ممکن است این ماده به عنوان یک جزء اولیه از روزهای آغازین سیستم خورشیدی ما یا حتی از فضای بین ستاره‌ای به ارث رسیده باشد.”
پینیا-آلونسو افزود: “اما متانول فراتر از یک بقایای گذشته است. زمانی که در معرض تابش قرار می‌گیرد، به ترکیبات جدید تبدیل می‌شود و به عنوان یک کپسول شیمیایی عمل می‌کند که نشان می‌دهد این جهان‌های یخی چگونه در طول میلیاردها سال تکامل یافته‌اند.”
متانول یک بلوک ساختمانی مهم است. این ماده می‌تواند مولکول‌های آلی مانند قندها را تشکیل دهد و شیمی یخ‌زده فضای بیرونی را به بلوک‌های سازنده حیات پیوند دهد. بر اساس گفته‌های پینیا-آلونسو، این تفاوت‌های طیفی جدید نشان می‌دهد که همه TNOهای دوردست از یک مجموعه مشابه از اجزاء تشکیل نشده‌اند.
وی گفت: “آنچه بیشتر مرا هیجان‌زده کرد، درک این تفاوت‌ها بود که به رفتار متانول مرتبط است – یک عنصر کلیدی که در مشاهدات بر پایه زمین مدت‌ها از آن دور بود.”
یافته‌های ما نشان می‌دهد که متانول در سطح TNOها تحت تابش تخریب می‌شود، اما در زیر سطح، بیشتر باقی می‌ماند و از این تابش محافظت می‌شود.
برای درک بهتر آنچه در حال اتفاق است، محقق دانشگاه UCF، Ana Carolina de Souza-Feliciano نقش کلیدی ایفا کرد. او از داده‌های آزمایشگاهی و مدل‌سازی برای بازسازی رفتار متانول در فضا استفاده کرد.
دی سوزا-فلیسیانو گفت: “یکی از بزرگ‌ترین شگفتی‌ها از رفتار متانول ناشی می‌شود. از داده‌های آزمایشگاهی، امضاهای آن در طول‌های موج کوتاه‌تر از امضاهای بنیادی در طول‌های موج بلندتر متمایز است.”
این مدل‌سازی دستی به تیم کمک کرد تا آنچه را که از طریق JWST مشاهده کردند به شیمی واقعی این اجسام دوردست مرتبط کنند. دی سوزا-فلیسیانو همچنین در پروژه‌های قبلی DiSCo با استفاده از JWST همکاری کرد و به شناسایی اجسام دوتایی و دیگر TNOهای دور کمک کرد.
مقاله اصلی DiSCo به ویژگی‌های اصلی سه گروه TNOها پرداخت. این مقاله درباره یکی از آن‌ها، که به عنوان گروه صخره‌ای شناخته می‌شود، جزئیات بیشتری ارائه می‌دهد. این گروه به دلیل اینکه انعکاس آن پس از حدود ۳.۳ میکرون افزایش نمی‌یابد، این نام را دارد.
گروه “صخره‌ای” TNOها ارزشمند هستند زیرا شامل TNOهای کلاسیک سرد می‌شوند که قدیمی‌ترین و کمترین تغییر یافته‌ترین اشیاء سیستم خورشیدی هستند. این گروه برای درک سیستم خورشیدی بیرونی کلیدی است زیرا شامل تمام TNOهای کلاسیک سرد است. دی سوزا-فلیسیانو اشاره کرد: “TNOهای کلاسیک سرد تنها گروه دینامیک هستند که احتمالاً از زمان شکل‌گیری سیستم خورشیدی در همان مکان باقی مانده‌اند.”
این تلاش تحقیقاتی به رهبری Rosario Brunetto در دانشگاه پاریس-ساکلای انجام شده و او به همراه Elsa Hénault و Sasha Cryan کار کرده است. تیم معتقد است که این یافته‌ها نه تنها نحوه دید ما به TNOها را تغییر می‌دهد بلکه راهنمایی برای مأموریت‌های آینده به فضاهای عمیق خواهد بود.
برونتو اظهار داشت: “این کشف نه تنها درک ما از TNOها را بازسازی می‌کند بلکه یک مرجع حیاتی برای تفسیر مشاهدات JWST از سایر اشیاء دوردست، مانند تروجان‌های نپتون، سنتورها و سیارک‌ها فراهم می‌کند و همچنین برای مأموریت‌های آینده در اکتشاف سیستم خورشیدی بیرونی راهنمایی خواهد بود.”
فراتر از اهمیت علمی آن، جستجوی متانول در سیستم خورشیدی همچنین کنجکاوی را تحریک کرده و نسل‌های جدید را به اکتشاف کیهان و درک تکامل‌های شیمیایی در فضا ترغیب می‌کند.
