دانشمندان شواهدی را پیدا کردند که نشان می‌دهد شکاف بزرگی در منظومه شمسی اولیه بین مناطق داخلی و خارجی آن وجود داشته است. در منظومه شمسی اولیه، یک "دیسک پیش سیاره ای" از گرد و غبار و گاز به دور خورشید می‌چرخید و سرانجام به سیاره‌هایی که امروزه آن‌ها را می‌شناسیم، پیوست. تجزیه و تحلیل جدید شهاب سنگ‌های باستانی توسط دانشمندان MIT و دانشگاه‌های دیگر نشان می‌دهد که شکافی اسرارآمیز در حدود ۴.۵۶۷ میلیارد سال قبل در نزدیکی محلی که کمربند سیارک‌ها در آن قرار دارد، وجود داشته است. نتایج این تحقیق در Science Advances منتشر شده که شواهد مستقیمی برای اثبات این شکاف را ارائه می‌دهد.
به گزارش باشگاه خبرنگاران جوان، بنیامین ویس، استاد علوم سیاره‌ای در بخش زمین، علوم جوی و سیاره‌ای MIT (EAPS) می‌گوید: "در دهه گذشته، مشاهدات نشان داد که حفره‌ها، شکاف‌ها و حلقه‌ها در دیسک‌های اطراف سایر ستارگان جوان رایج است. این نشانه‌های مهم، اما ضعیف درک شده از فرآیند‌های فیزیکی است که طی آن گاز و گرد و غبار به خورشید و سیارات جوان تبدیل می‌شوند. "
علت وجود شکاف در منظومه شمسی
البته علت چنین شکافی در منظومه شمسی ما همچنان یک راز است. یک احتمال این است که نفوذی در سیاره مشتری وجود داشته باشد. با شکل گیری این غول گازی، نیروی گرانشی بسیار زیاد آن می‌تواند گاز و گرد و غبار را به حومه رانده و شکافی را در دیسک در حال توسعه باقی بگذارد. توضیح دیگر ممکن است مربوط به باد‌های بیرون آمده از سطح دیسک باشد. سیستم‌های اولیه سیاره‌ای توسط میدان‌های مغناطیسی قوی اداره می‌شوند و هنگامی که این میدان‌ها با یک دیسک گردان از گاز و گرد و غبار در تعامل هستند، باد‌های قوی تولید می‌کنند تا مواد را بیرون کشیده و شکافی را در دیسک باقی بگذارد.
جداسازی فیزیکی شکاف باعث تشکیل چه سیاراتی شد؟
صرف نظر از ریشه‌های آن، شکاف در منظومه شمسی اولیه احتمالاً به عنوان یک مرز کیهانی عمل می‌کرد و مواد را در هر دو طرف از تعامل باز می‌داشت. این جداسازی فیزیکی می‌تواند ترکیب سیارات منظومه شمسی را شکل دهد. به عنوان مثال در قسمت داخلی شکاف، گاز و گرد و غبار ادغام شده سیاره‌هایی از جمله زمین و مریخ را تشکیل داده اند، در حالی که گاز و غبار به سمت دورتر و مناطق یخ زده در شکاف ایجاد شده، باعث به وجود آمدن سیاراتی مثل مشتری و غول‌های گازی اطراف آن شده اند. Cauê Borlina محقق و دانشجوی کارشناسی ارشد EAPS می‌گوید: "عبور از این فاصله بسیار سخت است و یک سیاره به گشتاور و شتاب خارجی زیادی احتیاج دارد که این نشان می‌دهد تشکیل سیارات امروزی محدود به مناطق خاصی در منظومه شمسی اولیه بوده است. ادواردو لیما، نیلانجان چترجی و الیاس منصباخ از MIT، جیمز برایسون از دانشگاه آکسفورد و Xue-Ning Bai از دانشگاه Tsinghua در این پروژه همکاری داشته اند. "
شکاف در فضا
طی دهه گذشته، دانشمندان شکافی عجیب در ترکیب شهاب سنگ‌هایی که به زمین راه یافته اند، مشاهده کردند. این سنگ‌های فضایی در زمان شکل گیری منظومه شمسی در مکان‌ها و زمان‌های مختلف شکل گرفتند. تجزیه و تحلیل برخی از آن‌ها یکی از دو ترکیب ایزوتوپ را نشان می‌دهد. به ندرت شهاب سنگ‌هایی پیدا شده اند که هر دو را نشان دهند که این به معمای "دوگانگی ایزوتوپی" معروف است. دانشمندان احتمال می‌دهند که این دوگانگی ممکن است نتیجه شکاف در دیسک اولیه منظومه شمسی باشد که البته وجود چنین شکافی به طور مستقیم تایید نشده است.
گروه ویس شهاب سنگ‌ها را جهت اثبات وجود علائم میدان مغناطیسی باستانی مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. هنگام تشکیل سیستم سیاره‌ای جوان یک میدان مغناطیسی با خود حمل می‌کند که قدرت و جهت آن بسته به فرآیند‌های مختلف درون دیسک می‌تواند تغییر کند. همانطور که گرد و غبار باستانی در دانه‌هایی موسوم به چاندرول جمع می‌شد، الکترون‌های درون چاندرول‌ها با میدان مغناطیسی که در آن تشکیل شده بود، تراز می‌شدند. چاندرول می‌تواند کوچکتر از قطر موی انسان باشد و امروزه در شهاب سنگ‌ها یافت می‌شود.
مقایسه شهاب سنگ کربنی و غیر کربنی
در مطالعه جدید محققان چاندرول‌هایی در حدود ۱۰۰ میکرون از دو شهاب سنگ کربنی که در قطب جنوب کشف شده بودند را بررسی کردند. با استفاده از دستگاه تداخل کوانتومی ابررسانا یا SQUID، یک میکروسکوپ با دقت بالا در آزمایشگاه ویس، تیم تحقیقاتی میدان مغناطیسی باستانی و اولیه هر چاندرول را تعیین کردند. دانشمندان دریافتند که قدرت میدان آن‌ها قوی‌تر از شهاب سنگ‌های غیر کربنی نزدیکتر است که قبلاً اندازه گیری کرده بودند. با شکل گیری منظومه‌های سیاره‌ای جوان، دانشمندان انتظار دارند که قدرت میدان مغناطیسی با فاصله از خورشید از بین برود. در مقابل، بورلینا و همکارانش دریافتند که چاندرول‌های دور در مقایسه با چاندرول‌های نزدیکتر میدان مغناطیسی قوی تری و در حدود ۱۰۰ میکروتسلاس دارند. جالب است بدانید که میدان مغناطیسی زمین امروز حدود ۵۰ میکروتسلاس است.
براساس میدان مغناطیسی چاندرول‌های کربنی، ناحیه بیرونی منظومه شمسی باید جرم بیشتری نسبت به ناحیه داخلی داشته باشد. با استفاده از مدل‌هایی برای شبیه سازی سناریو‌های مختلف، تیم به این نتیجه رسیدند که محتمل‌ترین دلیل برای عدم تطابق در میزان افزایش، وجود شکاف بین مناطق داخلی و خارجی است که می‌تواند میزان گاز و گرد و غبار جریان یافته به سمت خورشید را کاهش دهد.
