قال باحثون في جامعة كاليفورنيا ، ديفيس بالولايات المتحدة ، إن الغلاف الجوي على سطح المريخ ربما يكون قد تشكل بطريقة تتعارض مع النظريات الحالية. شكل الفريق هذا الاستنتاج بفضل تحليل جديد لحجر نيزك شاسيني ، الذي سقط على الأرض في شمال شرق فرنسا عام 1815 ويعتقد أنه يمثل الجزء الداخلي من المريخ.
تشير النظريات الحالية لتكوين الكواكب إلى أن الكواكب الصخرية مثل الأرض والمريخ اكتسبت عناصر كيميائية متطايرة مثل الهيدروجين والكربون والأكسجين والنيتروجين والغازات النبيلة مثل الكريبتون من السديم المحيط بنجمها الأم خلال المراحل الأولى من تكوينها.
في البداية ، تذوبت هذه العناصر (تقنيًا ، "امتزجت") في عباءة الكواكب ، والتي كانت موجودة في تلك المرحلة كمحيط من الصخور المنصهرة ، أو الصهارة ، على السطح. في وقت لاحق ، عندما تبلور محيط الصهارة ، قام المحيط بإزالة الغازات من هذه المواد المتطايرة المشتقة من السديم الشمسي مرة أخرى إلى الغلاف الجوي ، حيث تبددت تدريجياً في الفضاء. أخيرًا ، في مرحلة لاحقة ، حملت النيازك المسماة كوندريت موادًا متطايرة إضافية عن طريق اصطدامها بالكواكب الصغيرة.
ولذلك فمن المتوقع أن يتكون الجزء الداخلي من الكواكب بشكل أساسي من المواد المتطايرة الشمسية ، أو خليط من المواد المتطايرة الشمسية والكوندريت. من ناحية أخرى ، فإن المواد المتطايرة في الغلاف الجوي ستأتي أساسًا من النيازك ، "كما يوضح قائد فريق الدراسة ساندرين بيرون.
يحتوي الجزء الداخلي من المريخ على مادة الكوندريت الكريبتون
ومع ذلك ، فإن هذا التنبؤ لا يتوافق مع نتائج الفريق ، والتي تستند إلى قياسات نظائر الكريبتون في عينات من نيزك تشاسيني. نظرًا لاختلاف نسبة نظائر الكريبتون في الكريبتون من أصل السديم الشمسي والكريبتون من أصل كوندريت ، فقد سمح تحليل نسب النظائر للباحثين بتحديد كيفية حصول Chassigny - وبالتالي داخل المريخ - على الكريبتون الخاص به.
يقول بيرون: "تُظهر دراستنا أن الجزء الداخلي من المريخ يحتوي على مادة الكوندريت الكريبتون ، والتي تتناقض مع تركيبة الغلاف الجوي [التي تشبه الكريبتون الشمسي]". فيزياء العالم. "وبالتالي فإن السيناريو الحالي لم يعد قائما."
قياسات دقيقة للنظائر
قبل أن يتمكنوا من إجراء قياساتهم ، كان على الباحثين أولاً التخلص من مصدر ثالث للكريبتون. قضى شاسيني 11 مليون سنة في السفر عبر الفضاء قبل أن يسقط على الأرض - لفترة طويلة جدًا ، كما يقول بيرون. خلال هذا الوقت ، تعرض للإشعاع الكوني ، والذي يمكن أن يولد الكريبتون والغازات النبيلة الأخرى من عناصر أخرى عبر تفاعلات التشظي.
لإزالة ما يسمى بالكريبتون "الكوني" من عينتهم ، قام الباحثون بتسخين النيزك على مراحل من حوالي 200 إلى 1500 درجة مئوية. تعمل تقنية التسخين التدريجي هذه لأن الكريبتون الكوني وكريبتون المريخ يتم إطلاقهما في درجات حرارة مختلفة.
جزء مهم آخر من الإجراء التحليلي كان فصل الكريبتون عن الغازات النبيلة الأخرى الموجودة في النيزك. قام الباحثون بذلك عن طريق تحليل الغازات النبيلة واحدة تلو الأخرى باستخدام مقياس الطيف الكتلي. يوضح بيرون: "نظرًا لأننا نريد تجنب مشكلات التداخل ، فإننا بحاجة إلى مرحلة كريبتون نقية تقريبًا (بدون الأرجون والزينون) في مطياف الكتلة". "لتحقيق فصل نظيف للكريبتون عن الأرجون والزينون ، قمنا بتطوير بروتوكول فصل جديد في جامعة كاليفورنيا في ديفيس يتضمن مصيدة مبردة جديدة."
يقول بيرون إن هذا البروتوكول ، جنبًا إلى جنب مع التسخين التدريجي ، مكّن الفريق من الحصول على قياسات نظيرية دقيقة للكريبتون لنيزك تشاسيني.
قدمت النيازك عناصر متطايرة في وقت مبكر
حقيقة أن نظائر الكريبتون في Chassigny تتوافق مع تلك الموجودة في نيازك الكوندريت ، وليس في السديم الشمسي ، تشير إلى أن الكوندريتات كانت تنقل العناصر المتطايرة إلى المريخ الرضيع في وقت أبكر بكثير مما كان يُعتقد سابقًا ، بينما كان السديم الشمسي لا يزال موجودًا. "لا يمكن أن تنشأ المواد المتطايرة الشمسية في الغلاف الجوي من تفريغ الوشاح من الغاز كما كان يُفترض سابقًا ، ولكن من المحتمل أنه تم التقاطها من السديم الشمسي قبل أن يتبدد السديم (في حوالي 10 Myr بعد ولادة النظام الشمسي) ، وبعد تراكم معظم المريخ ،" Péron يقول. هذا يقلب التفكير الحالي.
تظهر عمليات المحاكاة أن اصطدامات الكويكبات ستدمر الأدلة على الشواطئ الأثرية على المريخ
وتتابع قائلة: "يتمثل أحد الجوانب الصعبة في كيفية الاحتفاظ بهذه المواد المتطايرة الشمسية في الغلاف الجوي ، حيث كان من المفترض أن تضيع بسبب الإشعاع المنبعث من الشمس المبكرة". "السيناريو المحتمل هو أن المريخ كان باردًا بعد التراكم وأن جزءًا من الغازات الشمسية محاصر تحت الأرض أو في القمم الجليدية القطبية."
يأمل الباحثون أن يحفز عملهم المزيد من الدراسات حول كيفية تشكل الغلاف الجوي للكواكب ، ولا سيما الغلاف الجوي للمريخ. من جانبهم ، يخططون لتوصيف أفضل لتكوين عباءة المريخ لتحديد ما إذا كان غير متجانس. يقول بيرون: "هناك جانب آخر يتمثل في فهم أفضل لمكان نشأ الغلاف الجوي للمريخ وكيفية تطوره ، مع مراعاة القيود من دراستنا". "سيتضمن ذلك تحديد الظروف التي تسمح باحتفاظ الكريبتون والزينون الشمسي على سطح الكوكب."
تم تفصيل البحث في علوم.
