شعار زيفيرنت

رصد الماء على الكويكبات لأول مرة – عالم الفيزياء

التاريخ:


مهمة صوفيا
التحليق على ارتفاع عالٍ: تم نقل تلسكوب SOFIA إلى السماء بواسطة طائرة ضخمة. (بإذن من ناسا/جيم روس)

تم إجراء أول مراقبة مباشرة للمياه على سطح كويكب باستخدام تلسكوب محمول جوا يعمل بالأشعة تحت الحمراء القريبة. تم اكتشاف وجود مياه على كويكبين صخريين من النوع S، يُعتقد أنهما ولدا جافين. يمكن أن يوفر هذا الاكتشاف نظرة ثاقبة للتاريخ المعقد والحافل بالأحداث للأجسام الصغيرة في النظام الشمسي - وعلى وجه الخصوص، كيف تطورت مداراتها مع مرور الوقت.

يشرح قائلاً: "هناك بعض النظريات التي تصف حدثًا كان من شأنه أن يخلط حزام الكويكبات". أنيسيا أريدوندو من معهد أبحاث الجنوب الغربي في سان أنطونيو، تكساس. قادت أريدوندو الفريق الذي عثر على الماء وأخبرتها عالم الفيزياء"خلال تلك الفترة، كان من الممكن أن تكون المياه قد انتقلت إلى [الكويكبات من النوع S]".

تم اكتشاف معادن مائية، بما في ذلك الكربونات والهيدروكسيدات والفيلوسيليكات والكبريتات، على سطح مئات الكويكبات سابقًا. تم إجراء جميع هذه الاكتشافات من خلال دراسة ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة بأطوال موجية تبلغ حوالي 3 ميكرون. ويرتبط هذا الضوء برابطة الأكسجين والهيدروجين الموجودة في جزيئات الماء بالإضافة إلى مجموعة الهيدروكسيل (OH) الأبسط. ونتيجة لذلك، لم يكن من الممكن التمييز بين الماء والهيدروكسيل على الكويكبات.

طائرة الجامبو

لمعرفة الفرق بين الماء والهيدروكسيل، لجأ فريق أريدوندو إلى مهمة مشتركة بين ناسا ووكالة الفضاء الألمانية تسمى "مهمة" مرصد الستراتوسفير لعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء (صوفيا). كان SOFIA محمولاً على متن طائرة Boeing 747SP طارت لمسافة تصل إلى 13 كيلومترًا، وكان عبارة عن تلسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء يبلغ قطره 2.7 مترًا وينظر من خلال فتحة في جانب الطائرة.

في عام 2021 ، قاد علماء الفلك كيسي هونيبال استخدم مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا SOFIA تأكيد وجود جزيئات الماء على وجه القمر المضاء بنور الشمس. وقد فعلت ذلك عن طريق الكشف عن إشارة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة عند 6.1 ميكرون، والتي يتم إنتاجها فقط عن طريق الرابطة الكيميائية لجزيئات الماء.

طارت SOFIA برحلتها الأخيرة في عام 2022، ولكن ليس قبل أن تتعاون مجموعة Arredondo مع Honniball للقيام بملاحظات مماثلة لأربعة كويكبات من النوع S والتي سبق أن وُجد أنها تحمل توقيعًا غامضًا يبلغ 3 ميكرون.

صوفيا توقع وتمكن الجهاز من التأكد من وجود جزيئات الماء على سطح كويكبين: 7 إيريس و20 ماساليا. وأثبت الكويكبان الآخران، 11 بارثينوب و18 ميلبومين، أنهما خافتان للغاية بحيث لا تستطيع صوفيا تحديد ما إذا كان لديهما ماء أم لا.

كميات صغيرة

وفي ملاحظاتها للقمر، وجدت صوفيا أن كل متر مكعب من الثرى (المادة السطحية) يحتوي على حوالي ثلث لتر من الماء. تشير الإشارات الصادرة عن إيريس وماساليا إلى وجود كميات صغيرة مماثلة من الماء على سطح تلك الكويكبات.

الشكل الذي تتخذه هذه المياه غير معروف حاليًا. أحد الاحتمالات هو أنه قد تم امتزازه على السيليكات الموجودة في الثرى، مما يشكل طبقة رقيقة. أو يمكن أن يكون الماء مرتبطًا كيميائيًا بالمعادن الموجودة في الثرى.

يشير كلا السيناريوهين إلى أن إيريس وماساليا قد تم خلقهما مع وجود هذه المياه في مكانها. ومع ذلك، يعتقد علماء الفلك أن الكويكبات من النوع S تشكلت بالقرب من الشمس، حيث أدت درجات الحرارة المرتفعة إلى إبعاد المياه.

والاحتمال الثالث هو أن الماء قد وصل إلى الكويكبات الجافة في البداية عن طريق الاصطدام بالأجسام التي تحتوي على الماء. في هذا السيناريو، سيتم احتجاز الماء داخل حبات زجاجية مجهرية تشكلت أثناء الاصطدامات.

الكواكب المتجولة

ومن الممكن أن تحدث التأثيرات في الأوقات التي يُعتقد فيها أن بعض الكويكبات والكواكب قد غيرت مداراتها. العديد من النماذج - بما في ذلك Nice وGrand Tack وJumping Jupiter - تفترض جميعها أنه في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي تغيرت مدارات العديد من الكواكب.

يوضح أريدوندو: "تصف هذه النماذج جميعها حركة الكواكب العملاقة، والتي كان من الممكن أن تسبب اضطرابات في الجاذبية على الكويكبات وتخلطها". "كان من الممكن أن يكون لكوكب المشتري التأثير الأكبر لأنه الأكبر."

يشير نموذج جراند تاك إلى أن المشتري تحرك نحو الشمس، وهو ما كان سيدفع الكويكبات من النوع S بعيدًا عن الشمس. يقول النموذج بعد ذلك أن المشتري هاجر بعيدًا عن الشمس، حيث واجه الكويكبات الكربونية من النوع C. وقد تشكلت هذه الكواكب بعيدًا عن الشمس مقارنة بالنوع S، وبالتالي من المتوقع أن تحتوي على الماء.

من المفترض أن يكون المشتري قد بعثر الأنواع C إلى الداخل، ليجتمع مع الأنواع S ليشكل حزام الكويكبات. اليوم، تسكن الأنواع S المناطق الداخلية لحزام الكويكبات، بينما تسكن الأنواع C الجزء الخارجي. أثناء اختلاطهم، كان من الممكن أن تكون هناك تصادمات، مع سقوط أنواع C الصغيرة على الأنواع الأكبر حجمًا. ويقدم هذا تفسيرًا لكيفية وصول الماء إلى الكويكبات من النوع S.

يستمر البحث مع JWST

وبينما يعتقد العلماء أن الكويكبات من النوع C يجب أن تحتوي على الماء، إلا أن ذلك لم يتم تأكيده بعد. لا يمكن حل هذه المشكلة بواسطة SOFIA، التي تم تقاعدها. لذلك، لجأ فريق أريدوندو إلى تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) للبحث عن نفس التوقيع البالغ 6.1 ميكرون على الكويكبات من النوع C.

يقول أريدوندو: "لقد رصدنا حتى الآن اثنين من الكويكبات الموجودة في الحزام الرئيسي [باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي]، وقدمنا ​​مقترحًا لمراقبة المزيد". عالم الفيزياء. هذه الكويكبات من النوع C هي 142 بولانا و225 هنريتا.

يقول أريدوندو: "لم نكمل بعد التحليل لمعرفة ما إذا كان لديهم ماء أم لا، ولكن استنادًا إلى مواصفات الأداة، يجب أن يكون تلسكوب جيمس ويب الفضائي حساسًا بدرجة كافية لاكتشاف الميزة التي نبحث عنها".

ويأمل الفريق أيضًا أن يساعد اكتشاف مكان وجود المياه في حزام الكويكبات في تسليط الضوء على أصل المياه على الأرض. ويُعتقد أن هذا قد وصل عن طريق الاصطدامات، ولكن ما إذا كانت الاصطدامات مع مذنبات أو كويكبات من النوع C أو حتى من النوع S غير مؤكد.

تم وصف البحث في مجلة علوم الكواكب.

بقعة_صورة

أحدث المعلومات الاستخباراتية

بقعة_صورة

الدردشة معنا

أهلاً! كيف يمكنني مساعدك؟