تخم مرغ گندیده در دل مریخ!

پژوهش‌های جدید نشان می‌دهند که هسته‌ی مریخ بسیار سریع‌تر از هسته‌ی زمین شکل گرفته است و آن هم به لطف نفوذ آهن و نیکل مذابِ حاوی سولفید از میان سنگ‌های جامد به سمت مرکز این سیاره رخ داده است.

به گزارش ایسنا، سیارات ساختاری لایه‌لایه دارند که مشابه یک پیاز است. سطحی که ما روی آن زندگی می‌کنیم «پوسته» نام دارد که بالای «گوشته» قرار دارد. در اعماق بیشتر، با یک هسته‌ی خارجی جامد و یک هسته‌ی داخلی مذاب روبرو می‌شویم. چرخش این هسته‌ی مذاب می‌تواند میدان مغناطیسی سیاره‌ای ایجاد کند.

به نقل از اسپیس، دانشمندان این لایه‌بندی را تمایز لایه‌ای (differentiation) می‌نامند؛ به این معنا که عناصر مختلف از هم جدا شده‌اند. عناصر سنگین‌تر، مانند آهن و نیکل، معمولا به سمت مرکز سیارات می‌روند، در حالی که عناصر سبک‌تر یعنی عمدتا سیلیکات‌ها در لایه‌های بیرونی باقی می‌مانند.

تا کنون تصور می‌شد که برای آنکه آهن و نیکل بتوانند به هسته‌ی سیاره‌ای فرو روند، درون سیاره باید به حالت مذاب درآید که به واسطه‌ی گرمای ناشی از واپاشی پرتوزای آلومینیوم-۲۶ و احتمالا آهن-۵۶. رخ می‌دهد.

احتمالا هسته‌ی زمین نیز به همین شکل و طی فرایندی چندین میلیارد ساله شکل گرفته است.
اما مریخ از این الگو پیروی نمی‌کند. شواهد رادیوایزوتوپی موجود در شهاب‌سنگ‌های مریخی نشان می‌دهند که هسته‌ی مریخ نه در طی میلیاردها سال، بلکه تنها طی چند میلیون سال پس از شکل‌گیری منظومه شمسی تشکیل شده است. این موضوع نشان می‌دهد که مریخ بسیار سریع‌تر از زمین رشد کرده است. و این موضوعی است که مدل‌های فعلی شکل‌گیری سیارات به‌سختی می‌توانند آن را توضیح دهند.

اما حالا دانشمندان مرکز تحقیقات مواد فضایی و علوم اکتشافی ناسا (ARES) در مرکز فضایی جانسون ممکن است راه‌حلی برای این معما پیدا کرده باشند. آن‌ها احتمال می‌دهند که مریخ هسته‌ی خود را سریعاً شکل داده، بدون آنکه رشد غیرعادی یا ناگهانی داشته باشد.

حدود ۴.۵ تا ۴.۶ میلیارد سال پیش، سیارات از یک دیسک گاز و غبار اطراف خورشید جوان شکل گرفتند. نیروی گرانش خورشید عناصر سنگین‌تر مانند آهن و نیکل را به مناطق درونی دیسک کشاند. در حالی که مواد سبک‌تر مانند آب و هیدروژن در نواحی بیرونی باقی ماندند.

محلی که مریخ در آن شکل گرفت، در میانه‌ی این مناطق قرار داشت. در آنجا هم آهن و نیکل وجود داشت، و هم عناصر سبک‌تری مانند اکسیژن و گوگرد قرار داشتند. محققان گمان می‌کنند که این ترکیب خاص می‌تواند بر نحوه‌ی شکل‌گیری هسته‌ی مریخ تاثیر گذاشته باشد. بنابراین آن را بررسی کردند.

آن‌ها نخستین شواهد مستقیم را ارائه دادند مبنی بر اینکه سولفیدهای آهن و نیکل مذاب می‌توانند از میان ترک‌های بسیار ریز در سنگ‌های جامد عبور کرده و در نهایت در مرکز سیاره جمع شده باشند. آن هم پیش از آنکه دمای ناشی از واپاشی پرتوزا، درون سیاره را کاملا مذاب کند.

رهبر این پژوهش، سم کراسلی (Sam Crossley) که اکنون به دانشگاه آریزونا در توسان پیوسته در آزمایشگاه پترولوژی تجربی ناسا، نمونه‌هایی از سنگ غنی از سولفات را تا دمایی بیش از ۱۰۲۰ درجه سانتی‌گراد گرم کرد. این دمایی است که سولفیدها را ذوب می‌کند، ولی روی سیلیکات‌ها اثری ندارد. سپس آن‌ها نمونه‌ها را در آزمایشگاه توموگرافی رایانه‌ای با اشعه ایکس بررسی کردند.

کراسلی می‌گوید: ما توانستیم در تصاویر سه‌بُعدی کامل، ببینیم که چگونه سولفیدهای مذاب در میان ترک‌های بین مواد معدنی حرکت می‌کردند. اما برای اینکه مطمئن شوند این پدیده فقط در آزمایشگاه رخ نمی‌دهد، سراغ بررسی شهاب‌سنگ‌هایی رفتند که واقعا از بقایای اجرام سیاره‌ای آمده‌اند.

کراسلی توضیح می‌دهد: گام بعدی ما، جستجوی شواهد شیمیایی از نفوذ سولفید در شهاب‌سنگ‌ها بود. با ذوب جزئی سولفیدهای مصنوعی همراه با فلزات گروه پلاتین، توانستیم الگوهای شیمیایی خاصی را بازتولید کنیم که در شهاب‌سنگ‌های غنی از اکسیژن دیده می‌شود. این شواهد محکمی بود برای رخداد نفوذ سولفید در شرایط اولیه‌ی منظومه شمسی.

شناسایی این فلزات کمیاب از جمله ایریدیوم، اسمیوم، پالادیوم، پلاتین و روتنیوم بدون نابود کردن نمونه‌ها نیازمند روشی هوشمندانه بود که توسط محقق جِیک سترا (Jake Setera) طراحی شد. او می‌گوید: برای اینکه آنچه در تصاویر سه‌بُعدی دیده بودیم تایید شود، باید یک روش لیزری برای ردیابی عناصر گروه پلاتین در نمونه‌های پیچیده‌ی آزمایشگاهی توسعه می‌دادیم.

روش سترا نشان داد که عبور سولفیدهای مذاب از درون سنگ جامد، ردپای عناصر گروه پلاتین را به‌جای می‌گذارد آن هم در همان نسبت‌هایی که در برخی شهاب‌سنگ‌های کندریتی دیده می‌شود.

کراسلی می‌گوید: این یافته فرضیه‌ی ما را تایید کرد. اینکه در درون یک جرم سیاره‌ای، این مواد مذاب‌ سنگین به سمت مرکز مهاجرت می‌کنند و هسته را شکل می‌دهند و این حتی پیش از آنکه سنگ‌های اطراف ذوب شوند رخ می‌دهد. این مدل جدید از شکل‌گیری هسته، نه فقط برای مریخ، بلکه برای تمام اجرام بزرگ بخش میانی دیسک پیش‌سیاره‌ای صدق می‌کند.

اما برای مریخ، که شکل‌گیری‌اش هنوز یک معماست، این یافته‌ها می‌توانند پاسخ‌هایی بنیادی به تاریخ آغازین این سیاره بدهند و پیش‌بینی می‌کنند که هسته‌ی مریخ باید سرشار از گوگرد باشد. و می‌دانید گوگرد چه بویی می‌دهد؟ بوی تخم‌مرغ گندیده!

*